JPH0642919A - 光源の方向及び又は位置検出方法及びその装置 - Google Patents
光源の方向及び又は位置検出方法及びその装置Info
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- JPH0642919A JPH0642919A JP19724092A JP19724092A JPH0642919A JP H0642919 A JPH0642919 A JP H0642919A JP 19724092 A JP19724092 A JP 19724092A JP 19724092 A JP19724092 A JP 19724092A JP H0642919 A JPH0642919 A JP H0642919A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】簡単な構造の光源の位置検出装置を提供し、そ
れを用いて光源の位置、例えば、光源を備えた移動体を
検出或いは制御することを目的とする。 【構成】光源３０と光電変換装置１０の受光面との間に
遮光装置４０を設け、この遮光装置４０に遮られて生じ
た前記光源３９からの入射光量の強弱の面分布の状態に
よって、前記光源３０からの入射光の入射角度Θを検出
し、前記光源３０の位置を検出するようにしている。 【効果】光源として放射状の光を利用するため、レーザ
ービームのようなビーム状にする複雑な機構が不要で、
光電変換装置の受光面に遮光装置を配置するだけの簡単
な構成であるため、小型化でき、しかも精度よく光源の
位置を検出することができる。
れを用いて光源の位置、例えば、光源を備えた移動体を
検出或いは制御することを目的とする。 【構成】光源３０と光電変換装置１０の受光面との間に
遮光装置４０を設け、この遮光装置４０に遮られて生じ
た前記光源３９からの入射光量の強弱の面分布の状態に
よって、前記光源３０からの入射光の入射角度Θを検出
し、前記光源３０の位置を検出するようにしている。 【効果】光源として放射状の光を利用するため、レーザ
ービームのようなビーム状にする複雑な機構が不要で、
光電変換装置の受光面に遮光装置を配置するだけの簡単
な構成であるため、小型化でき、しかも精度よく光源の
位置を検出することができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光電変換素子、例え
ば、光位置検出素子（Position SensingDevice 以下、
単に「ＰＳＤ」と記す）を用い、このＰＳＤの受光面と
光源との間に遮光装置を設けて、この遮光装置により遮
光された前記光源からの光の強弱（明暗）を検出して、
前記光源の方向及び又は位置を特定する光源の方向及び
又は位置検出方法及びその装置に関するものである。
ば、光位置検出素子（Position SensingDevice 以下、
単に「ＰＳＤ」と記す）を用い、このＰＳＤの受光面と
光源との間に遮光装置を設けて、この遮光装置により遮
光された前記光源からの光の強弱（明暗）を検出して、
前記光源の方向及び又は位置を特定する光源の方向及び
又は位置検出方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２及び図１３を用いて、従来技術の
この種光源の位置検出方法とその装置を説明する。その
一応用例として、特開昭６１−５３１５号の特許公開公
報に「移動物体の光学的誘導装置」が開示されている。
この公開された従来技術を図１２及び図１３に再掲して
説明する。
この種光源の位置検出方法とその装置を説明する。その
一応用例として、特開昭６１−５３１５号の特許公開公
報に「移動物体の光学的誘導装置」が開示されている。
この公開された従来技術を図１２及び図１３に再掲して
説明する。
【０００３】図１２は従来技術の無人車の光学的誘導装
置を示した略線図であり、そして図１３は図１２の装置
のブロック図である。この従来技術においては、無人車
などの移動体Ｒを走行経路に沿って正しく走行させるに
当たって、図１２に示されているように、レーザービー
ムＬとＰＳＤを組み合わせて、レーザースキャナ装置Ｐ
から照射されるレーザービームＬを移動体Ｒ上に設置し
たＰＳＤによって検出し、ＰＳＤの受光面上に入射した
レーザースポットの位置から移動体Ｒの偏位を検出し、
この偏位に基づいて移動体Ｒのステアリング機構を制御
するようにしている。
置を示した略線図であり、そして図１３は図１２の装置
のブロック図である。この従来技術においては、無人車
などの移動体Ｒを走行経路に沿って正しく走行させるに
当たって、図１２に示されているように、レーザービー
ムＬとＰＳＤを組み合わせて、レーザースキャナ装置Ｐ
から照射されるレーザービームＬを移動体Ｒ上に設置し
たＰＳＤによって検出し、ＰＳＤの受光面上に入射した
レーザースポットの位置から移動体Ｒの偏位を検出し、
この偏位に基づいて移動体Ｒのステアリング機構を制御
するようにしている。
【０００４】ここで、移動体Ｒの位置検出のための装置
は、図１３に示したように、ＰＳＤ１からの出力を増幅
器２を介して演算処理回路３に入力され、この演算処理
回路３の出力がステアリング機構６を駆動するモータ駆
動回路４を介して、モータ５へ入力するように構成され
ている。
は、図１３に示したように、ＰＳＤ１からの出力を増幅
器２を介して演算処理回路３に入力され、この演算処理
回路３の出力がステアリング機構６を駆動するモータ駆
動回路４を介して、モータ５へ入力するように構成され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような装置では、
ＰＳＤ１の受光面上への入射光はスポット状でなけばな
らず、従って、レーザービームＬ、または複雑な光学系
を用いてビーム状に加工した光を光源としなければなら
ない。このため、発光源自体及びその周辺装置の増加に
よってコスト高になるという問題がある。この発明は前
記諸問題を解決することを課題とするものである。
ＰＳＤ１の受光面上への入射光はスポット状でなけばな
らず、従って、レーザービームＬ、または複雑な光学系
を用いてビーム状に加工した光を光源としなければなら
ない。このため、発光源自体及びその周辺装置の増加に
よってコスト高になるという問題がある。この発明は前
記諸問題を解決することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのため、この発明で
は、例えば、光源と移動体に設けられたＰＳＤの受光面
との間に遮光装置を設け、この遮光装置により遮られて
生じた前記光源からの入射光量の強弱の面分布の状態か
ら偏位量を算出することによって、前記光源からの入射
光の入射角度を検出し、前記光源の方向及び又は位置、
即ち、移動体の方向及び又は位置を検出する方法を採っ
た。
は、例えば、光源と移動体に設けられたＰＳＤの受光面
との間に遮光装置を設け、この遮光装置により遮られて
生じた前記光源からの入射光量の強弱の面分布の状態か
ら偏位量を算出することによって、前記光源からの入射
光の入射角度を検出し、前記光源の方向及び又は位置、
即ち、移動体の方向及び又は位置を検出する方法を採っ
た。
【０００７】
【作用】従って、この発明によれば、光源からの光の入
射角度を複雑なレンズ系、複雑な機構などを用いる必要
はなく、光源の方向及び又は位置を検出することができ
る。しかも、受光面の広いＰＳＤを用い、そして面状に
広がった遮光装置を用いれば、一方向の複数の入射角度
だけでなく、その一方向と交差する他の方向における複
数の入射角度も検出することができるので、一個の検出
装置で光源の方向及び位置を検出することができる。
射角度を複雑なレンズ系、複雑な機構などを用いる必要
はなく、光源の方向及び又は位置を検出することができ
る。しかも、受光面の広いＰＳＤを用い、そして面状に
広がった遮光装置を用いれば、一方向の複数の入射角度
だけでなく、その一方向と交差する他の方向における複
数の入射角度も検出することができるので、一個の検出
装置で光源の方向及び位置を検出することができる。
【０００８】
【実施例】先ず、この発明の光源の方向及び又は位置検
出方法に用いることができる方向及び又は位置検出手段
の一つであるＰＳＤの基本構造及びその基本動作を図１
及び図２を用いて説明する。図１はこの発明の光源の位
置検出方法に用いることができる位置検出手段の一つで
あるＰＳＤの基本構造の断面図であり、そして図２は図
１に示したＰＳＤの基本動作を説明するための略線図で
ある。
出方法に用いることができる方向及び又は位置検出手段
の一つであるＰＳＤの基本構造及びその基本動作を図１
及び図２を用いて説明する。図１はこの発明の光源の位
置検出方法に用いることができる位置検出手段の一つで
あるＰＳＤの基本構造の断面図であり、そして図２は図
１に示したＰＳＤの基本動作を説明するための略線図で
ある。
【０００９】このＰＳＤ１０は、図１にその断面構造を
示したように、平板状シリコンの表面にＰ型層１１、そ
の裏面にＮ型層１２、そして中間にあるＩ型層１３の３
層から構成され、例えば、光スポットのような入射光２
０が入射すると、入射位置には光エネルギーに比例した
電荷が発生する。発生した電荷は光電流Ｉ0 としてＰ型
層１１を通り、電極１４、１５より出力される。Ｐ型層
１１は全面に均一な抵抗値を持つため、光電流Ｉ0 は電
極１４、１５までの距離に逆比例して分割されて出力さ
れる。
示したように、平板状シリコンの表面にＰ型層１１、そ
の裏面にＮ型層１２、そして中間にあるＩ型層１３の３
層から構成され、例えば、光スポットのような入射光２
０が入射すると、入射位置には光エネルギーに比例した
電荷が発生する。発生した電荷は光電流Ｉ0 としてＰ型
層１１を通り、電極１４、１５より出力される。Ｐ型層
１１は全面に均一な抵抗値を持つため、光電流Ｉ0 は電
極１４、１５までの距離に逆比例して分割されて出力さ
れる。
【００１０】ここで、図２に示したように、電極１４、
１５間の距離をＬ、光電流をＩ0 、各電極１４、１５か
ら出力される電流をそれぞれＩ1 、Ｉ2 、ＰＳＤ１０の
端から入射位置までの距離をｘ、Ｐ型層１１の長手方向
の単位距離当たりの抵抗値をｒとすると、電流Ｉ1 及び
電流Ｉ2 について、それぞれ〔数１〕、〔数２〕及び
〔数３〕が成り立つ。
１５間の距離をＬ、光電流をＩ0 、各電極１４、１５か
ら出力される電流をそれぞれＩ1 、Ｉ2 、ＰＳＤ１０の
端から入射位置までの距離をｘ、Ｐ型層１１の長手方向
の単位距離当たりの抵抗値をｒとすると、電流Ｉ1 及び
電流Ｉ2 について、それぞれ〔数１〕、〔数２〕及び
〔数３〕が成り立つ。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】
【数３】
【００１４】この〔数３〕から、距離ｘについて解く
と、次のように〔数４〕が得られる。
と、次のように〔数４〕が得られる。
【００１５】
【数４】
【００１６】この〔数４〕よりＬが既知であるので、電
流Ｉ1 及び電流Ｉ2 を検出すれば、ＰＳＤ１０上の入射
位置が判る。
流Ｉ1 及び電流Ｉ2 を検出すれば、ＰＳＤ１０上の入射
位置が判る。
【００１７】以上の説明では、入射光２０がスポットで
あったが、次に、スポットでなく、面で入射した場合
を、図３を加味して考察する。この図３は図１のＰＳＤ
の表面に入射光が面で入射した場合の基本動作を説明す
るための略線図であって、同図Ａは側面図、同図Ｂは上
面図、そして同図ＣはＰＳＤの受光面上の位置と光エネ
ルギーとの関係を表すグラフである。
あったが、次に、スポットでなく、面で入射した場合
を、図３を加味して考察する。この図３は図１のＰＳＤ
の表面に入射光が面で入射した場合の基本動作を説明す
るための略線図であって、同図Ａは側面図、同図Ｂは上
面図、そして同図ＣはＰＳＤの受光面上の位置と光エネ
ルギーとの関係を表すグラフである。
【００１８】図３Ａ及び図３Ｂに示したように、この発
明の一大特徴である遮光装置４０によって入射光が或る
分布で前記ＰＳＤ１０の受光面に入射した場合、その強
弱の分布、即ち、入射光エネルギーの大きさに比例して
光電流が発生する。今、図３Ｃに示したように、この入
射光エネルギーＥがＰＳＤ１０の位置ｘの関数として、
次式の〔数５〕として表せるとすると、ＰＳＤ１０上の
或る点ｘk （幅をΔｘ＝Ｌ／ｎとする）において発生す
る光電流ｉokは、下記の〔数６〕のように表すことがで
きる。
明の一大特徴である遮光装置４０によって入射光が或る
分布で前記ＰＳＤ１０の受光面に入射した場合、その強
弱の分布、即ち、入射光エネルギーの大きさに比例して
光電流が発生する。今、図３Ｃに示したように、この入
射光エネルギーＥがＰＳＤ１０の位置ｘの関数として、
次式の〔数５〕として表せるとすると、ＰＳＤ１０上の
或る点ｘk （幅をΔｘ＝Ｌ／ｎとする）において発生す
る光電流ｉokは、下記の〔数６〕のように表すことがで
きる。
【００１９】
【数５】
【００２０】
【数６】 ここで、αは光エネルギーが光電流に変換される時の比
例定数とする。
例定数とする。
【００２１】よって、ＰＳＤ１０の両電極１４、１５か
ら出力される電流Ｉ1 、Ｉ2 は次の〔数７〕、〔数８〕
及び〔数９〕のように表すことができる。
ら出力される電流Ｉ1 、Ｉ2 は次の〔数７〕、〔数８〕
及び〔数９〕のように表すことができる。
【００２２】
【数７】
【００２３】
【数８】
【００２４】
【数９】
【００２５】次に、図４に示したように、或る分布（Ｅ
＝ｆ（ｘ））でＰＳＤ１０上に面状に入射する光と同じ
作用をする等価なスポット状の入射光を考える。即ち、
ＰＳＤ１０の電極１４、１５からの出力電流Ｉ1 、Ｉ2
が面状入射光と全く等しくなるようなスポット状入射光
である。スポット状入射光のＰＳＤ１０端からの入射位
置をｘG とすると、〔数３〕及び〔数９〕から次の〔数
１０〕が成り立つ。
＝ｆ（ｘ））でＰＳＤ１０上に面状に入射する光と同じ
作用をする等価なスポット状の入射光を考える。即ち、
ＰＳＤ１０の電極１４、１５からの出力電流Ｉ1 、Ｉ2
が面状入射光と全く等しくなるようなスポット状入射光
である。スポット状入射光のＰＳＤ１０端からの入射位
置をｘG とすると、〔数３〕及び〔数９〕から次の〔数
１０〕が成り立つ。
【００２６】
【数１０】
【００２７】ここで、
【数１１】 である。
【００２８】図３Ａから判るように、光源３０の入射角
度ΘはＰＳＤ１０上の光の分布Ｅ＝ｆ（ｘ）と対応して
いる。つまり、〔数１１〕を用いて電流Ｉ1 、Ｉ2 を観
測することにより、等価的なスポット状入射光の位置ｘ
G が判り、このｘG から光源３０の入射角度Θが判る。
ただし、ｘG は〔数１０〕を満たし、ΘとｘG との間に
は、次の〔数１２〕の関係がある。
度ΘはＰＳＤ１０上の光の分布Ｅ＝ｆ（ｘ）と対応して
いる。つまり、〔数１１〕を用いて電流Ｉ1 、Ｉ2 を観
測することにより、等価的なスポット状入射光の位置ｘ
G が判り、このｘG から光源３０の入射角度Θが判る。
ただし、ｘG は〔数１０〕を満たし、ΘとｘG との間に
は、次の〔数１２〕の関係がある。
【００２９】
【数１２】
【００３０】この〔数１２〕を〔数１１〕に代入する
と、ΘがＩ1 、Ｉ2 で表わされた次の〔数１３〕が得ら
れる。この式よりＩ1 及びＩ2 が判れば入射角度Θを確
定できることが判る。
と、ΘがＩ1 、Ｉ2 で表わされた次の〔数１３〕が得ら
れる。この式よりＩ1 及びＩ2 が判れば入射角度Θを確
定できることが判る。
【００３１】
【数１３】
【００３２】以上より、光源３０がレーザーのようなビ
ーム状ではなく、放射状に広がる光であっても、ＰＳＤ
１０の受光面の表面に遮光装置４０を設置することによ
り、図３Ｂ及び図３Ｃに示したような、光の明Ｂと暗Ｄ
との分布を生じさせ、それらの面積比及び分布状態に応
じた光エネルギーに基づく電流値から光源３０の入射角
度を検出することができる。従って、光源３０をビーム
状に加工するための光学系などが不要となり、また、光
源３０として太陽光などを利用することもできる。
ーム状ではなく、放射状に広がる光であっても、ＰＳＤ
１０の受光面の表面に遮光装置４０を設置することによ
り、図３Ｂ及び図３Ｃに示したような、光の明Ｂと暗Ｄ
との分布を生じさせ、それらの面積比及び分布状態に応
じた光エネルギーに基づく電流値から光源３０の入射角
度を検出することができる。従って、光源３０をビーム
状に加工するための光学系などが不要となり、また、光
源３０として太陽光などを利用することもできる。
【００３３】次に、この発明の具体的な構成を図５乃至
図１０に示した。先ず、遮光板で構成した遮光装置４０
を用いた光源の方向及び又は位置検出装置（以下、単に
「検出装置」と記す）を図５乃至図７に示す。図５に示
した第１の実施例である検出装置Ｄａは、ＰＳＤ１０ａ
の受光面１０Ａの上にその遮光板で形成した升を一列に
配列したような形態の遮光装置４０Ａを設けた構造に構
成した。この実施例は前記図３に示した原理図を踏襲し
た構成のものである。この実施例においては、ＰＳＤ１
０Ａとしては、浜松ホトニクス株式会社製の大面積ＰＳ
ＤシリーズのＳ１３５２型を用いた。
図１０に示した。先ず、遮光板で構成した遮光装置４０
を用いた光源の方向及び又は位置検出装置（以下、単に
「検出装置」と記す）を図５乃至図７に示す。図５に示
した第１の実施例である検出装置Ｄａは、ＰＳＤ１０ａ
の受光面１０Ａの上にその遮光板で形成した升を一列に
配列したような形態の遮光装置４０Ａを設けた構造に構
成した。この実施例は前記図３に示した原理図を踏襲し
た構成のものである。この実施例においては、ＰＳＤ１
０Ａとしては、浜松ホトニクス株式会社製の大面積ＰＳ
ＤシリーズのＳ１３５２型を用いた。
【００３４】次の図６に示した第２の実施例は、図５の
第１の実施例を発展させた検出装置Ｄｂで、ＰＳＤ１０
ｂの受光面１０Ｂの上に升目をマトリックス状に配列し
たような形態の遮光装置４０Ｂを設けた構造に構成し
た。この実施例は第１の実施例より更に受光面を拡張
し、一方向の列における複数の入射角度だけでなく、そ
の一方向の列と交差する他の方向の列、即ち、この実施
例では行における複数の入射角度も検出することができ
るので、一個の検出装置で光源の方向及び位置を検出す
ることができる。従って、より一層正確に、かつ高感度
で光源の位置を検出することができる特徴がある。この
実施例に用いたＰＳＤ１０ｂは、やはり浜松ホトニクス
株式会社製の大面積ＰＳＤシリーズのＳ１８６９型やＳ
１８８１型を用いた。
第１の実施例を発展させた検出装置Ｄｂで、ＰＳＤ１０
ｂの受光面１０Ｂの上に升目をマトリックス状に配列し
たような形態の遮光装置４０Ｂを設けた構造に構成し
た。この実施例は第１の実施例より更に受光面を拡張
し、一方向の列における複数の入射角度だけでなく、そ
の一方向の列と交差する他の方向の列、即ち、この実施
例では行における複数の入射角度も検出することができ
るので、一個の検出装置で光源の方向及び位置を検出す
ることができる。従って、より一層正確に、かつ高感度
で光源の位置を検出することができる特徴がある。この
実施例に用いたＰＳＤ１０ｂは、やはり浜松ホトニクス
株式会社製の大面積ＰＳＤシリーズのＳ１８６９型やＳ
１８８１型を用いた。
【００３５】図７に示した第３の実施例である検出装置
Ｄｃは、同様に浜松ホトニクス株式会社製のＳ１８６９
型やＳ１８８１型ＰＳＤを用い、そのＰＳＤ１０ｃの受
光面１０Ｃの上に、遮光板を大小の円形に形成し、これ
らの円の遮光板を同心円状に等間隔に配置した形態の遮
光装置４０Ｃを設けた構造に構成した。この実施例も第
２の実施例と同様に受光面を拡張し、一方向における複
数の入射角度だけでなく、その一方向と交差する他の方
向における複数の入射角度も検出することができるの
で、一個の検出装置で光源の方向及び位置を検出するこ
とができる。
Ｄｃは、同様に浜松ホトニクス株式会社製のＳ１８６９
型やＳ１８８１型ＰＳＤを用い、そのＰＳＤ１０ｃの受
光面１０Ｃの上に、遮光板を大小の円形に形成し、これ
らの円の遮光板を同心円状に等間隔に配置した形態の遮
光装置４０Ｃを設けた構造に構成した。この実施例も第
２の実施例と同様に受光面を拡張し、一方向における複
数の入射角度だけでなく、その一方向と交差する他の方
向における複数の入射角度も検出することができるの
で、一個の検出装置で光源の方向及び位置を検出するこ
とができる。
【００３６】図８に示した次の第４の実施例である検出
装置Ｄｄは、ＰＳＤ１０ｄの受光面１０Ｄの上の中心部
に棒状の遮光装置４０Ｄを立て、光源による影、即ち、
暗部Ｄを受光面１０Ｄに落とすように構成したものであ
る。図では１本の棒を立てたが、複数本の棒を立てる
と、光の入射角度の検出精度を上げることができる。同
図Ｂにおいて、符号Ｒは影Ｄの長さを示す。
装置Ｄｄは、ＰＳＤ１０ｄの受光面１０Ｄの上の中心部
に棒状の遮光装置４０Ｄを立て、光源による影、即ち、
暗部Ｄを受光面１０Ｄに落とすように構成したものであ
る。図では１本の棒を立てたが、複数本の棒を立てる
と、光の入射角度の検出精度を上げることができる。同
図Ｂにおいて、符号Ｒは影Ｄの長さを示す。
【００３７】図９に示した次の第５の実施例である検出
装置Ｄｅは、ＰＳＤ１０ｅの受光面１０Ｅに平行に、そ
の上方に所定の間隔を開けてガラスなどの透明な基板５
０に、その中心部に不透明な印を付した遮光装置４０Ｅ
を配置して構成している。従って、光源による影、即
ち、暗部Ｄを受光面１０Ｄにスポット状で落とすように
構成したものである。この実施例では、不透明な印を一
箇所に付したが、更に異なる他の位置に複数の不透明な
印を付すと、光の入射角度の精度を上げることができ
る。同図Ｂにおいて、符号Ｒは遮光装置４０Ｅの不透明
な印から影Ｄ迄の距離を示す。
装置Ｄｅは、ＰＳＤ１０ｅの受光面１０Ｅに平行に、そ
の上方に所定の間隔を開けてガラスなどの透明な基板５
０に、その中心部に不透明な印を付した遮光装置４０Ｅ
を配置して構成している。従って、光源による影、即
ち、暗部Ｄを受光面１０Ｄにスポット状で落とすように
構成したものである。この実施例では、不透明な印を一
箇所に付したが、更に異なる他の位置に複数の不透明な
印を付すと、光の入射角度の精度を上げることができ
る。同図Ｂにおいて、符号Ｒは遮光装置４０Ｅの不透明
な印から影Ｄ迄の距離を示す。
【００３８】更に、図１０に第６の実施例である検出装
置Ｄｆを示した。この実施例の検出装置Ｄｆは前記第５
の検出装置Ｄｅの変形であって、ＰＳＤ１０ｆの受光面
１０Ｆに平行に、その上方に所定の間隔を開けて不透明
な十字形物体からなり、その交差中心部が受光面１０Ｅ
の中心部に位置するように構成した遮光装置４０Ｅを配
置したものである。従って、光源による影、即ち、暗部
Ｄを受光面１０Ｅに十字状で投影するように構成したも
のである。光源の位置により影Ｄの位置、即ち、十字形
物体の交差中心部からの長さが変化し、従って、光源の
位置を検出することができる。この実施例においても十
字形物体を一組だけ用いたが、例えば、もう一組の十字
形物体を、その交差中心部の位置をずらして配置した形
の二重十字形物体の遮光装置を用いると、光の入射角度
の検出精度を上げることができる。同図Ｂにおいて、符
号Ｒは遮光装置４０Ｆの交差中心部置から投影Ｄ迄の距
離を示す。
置Ｄｆを示した。この実施例の検出装置Ｄｆは前記第５
の検出装置Ｄｅの変形であって、ＰＳＤ１０ｆの受光面
１０Ｆに平行に、その上方に所定の間隔を開けて不透明
な十字形物体からなり、その交差中心部が受光面１０Ｅ
の中心部に位置するように構成した遮光装置４０Ｅを配
置したものである。従って、光源による影、即ち、暗部
Ｄを受光面１０Ｅに十字状で投影するように構成したも
のである。光源の位置により影Ｄの位置、即ち、十字形
物体の交差中心部からの長さが変化し、従って、光源の
位置を検出することができる。この実施例においても十
字形物体を一組だけ用いたが、例えば、もう一組の十字
形物体を、その交差中心部の位置をずらして配置した形
の二重十字形物体の遮光装置を用いると、光の入射角度
の検出精度を上げることができる。同図Ｂにおいて、符
号Ｒは遮光装置４０Ｆの交差中心部置から投影Ｄ迄の距
離を示す。
【００３９】図８乃至図１０に示した実施例では、光源
の方向は定まるが、光源３０の距離が定まらないので、
図１１に示したように、例えば、図８に示した検出装置
Ｄｄを複数個、例えば、２個の検出装置Ｄｄ１及びＤｄ
２を或る距離を離して配置し、それぞれで光源３０の方
向Θａ及びΘｂを〔数１３〕を基に求めれば、三角測量
の要領で光源３０の位置を検出するとができる。
の方向は定まるが、光源３０の距離が定まらないので、
図１１に示したように、例えば、図８に示した検出装置
Ｄｄを複数個、例えば、２個の検出装置Ｄｄ１及びＤｄ
２を或る距離を離して配置し、それぞれで光源３０の方
向Θａ及びΘｂを〔数１３〕を基に求めれば、三角測量
の要領で光源３０の位置を検出するとができる。
【００４０】図５乃至図７に示した実施例の検出装置で
は、光源３０の方向も距離も計れるが、一層精度を上げ
るためには、前記と同様にこれらの検出装置を複数個、
異なる位置に配置して用いるとより効果的になる。
は、光源３０の方向も距離も計れるが、一層精度を上げ
るためには、前記と同様にこれらの検出装置を複数個、
異なる位置に配置して用いるとより効果的になる。
【００４１】この発明のこれらいずれかの検出装置を、
例えば、前記〔従来の技術〕の項で記したような移動体
に取り付けておけば、光源の方向及び又は位置を検出し
て、その光源の方向及び又は位置を基準にして、その移
動体の方向及び又は位置を制御することができる。ま
た、例えば、逆に防犯灯にこの発明の検出装置を取り付
けておけば、太陽の日の出、日没に応じて、及び又は照
射角度に応じて、その防犯灯をオン・オフすることがで
きる。更にまた、太陽電池のパネルにこの発明の検出装
置を取り付けておけば、太陽の出没までの動きに応じ
て、そのパネルを追随させることができ、効率的な発電
を行うことができる。そして更にまた、宇宙船をドッキ
ングさせる場合に、一方のドッキングさせられる宇宙船
の所定の場所に光源を取り付け、他方のドッキングさせ
る宇宙船の所定の場所に、この発明の検出装置を１個又
は複数個取り付けておけば、確実に双方の宇宙船をドッ
キングさせることができる。このように、この発明の光
源の方向及び又は位置検出方法及びその装置は広い範囲
の技術分野に応用することができる。
例えば、前記〔従来の技術〕の項で記したような移動体
に取り付けておけば、光源の方向及び又は位置を検出し
て、その光源の方向及び又は位置を基準にして、その移
動体の方向及び又は位置を制御することができる。ま
た、例えば、逆に防犯灯にこの発明の検出装置を取り付
けておけば、太陽の日の出、日没に応じて、及び又は照
射角度に応じて、その防犯灯をオン・オフすることがで
きる。更にまた、太陽電池のパネルにこの発明の検出装
置を取り付けておけば、太陽の出没までの動きに応じ
て、そのパネルを追随させることができ、効率的な発電
を行うことができる。そして更にまた、宇宙船をドッキ
ングさせる場合に、一方のドッキングさせられる宇宙船
の所定の場所に光源を取り付け、他方のドッキングさせ
る宇宙船の所定の場所に、この発明の検出装置を１個又
は複数個取り付けておけば、確実に双方の宇宙船をドッ
キングさせることができる。このように、この発明の光
源の方向及び又は位置検出方法及びその装置は広い範囲
の技術分野に応用することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、光源として放射状の光を利用するため、レーザまた
は光学系を用いて加工したビーム状の光を用意する必要
がなく、従って、これらの光源に比べて、システム全体
が安価にできる。
ば、光源として放射状の光を利用するため、レーザまた
は光学系を用いて加工したビーム状の光を用意する必要
がなく、従って、これらの光源に比べて、システム全体
が安価にできる。
【００４３】また、受光装置の受光面に設ける遮光装置
も可動部などの複雑な機構を必要としないため、信頼性
が高く、検出装置の小型化も可能となる上、これも安価
に製作できる。
も可動部などの複雑な機構を必要としないため、信頼性
が高く、検出装置の小型化も可能となる上、これも安価
に製作できる。
【００４４】しかも、光源を備えた移動体、或いは検出
装置を備えた移動体を走行路に沿って正しく走行させる
ことができるなど、数々の優れた効果がある。
装置を備えた移動体を走行路に沿って正しく走行させる
ことができるなど、数々の優れた効果がある。
【図１】この発明の光源の方向及び又は位置検出方法に
用いることができる方向及び又は位置検出手段の一つで
あるＰＳＤの基本構造を示した断面図である。
用いることができる方向及び又は位置検出手段の一つで
あるＰＳＤの基本構造を示した断面図である。
【図２】図１のＰＳＤの基本動作を説明するための略線
図である。
図である。
【図３】図１のＰＳＤの表面に入射光が面で入射した場
合の基本動作を説明するための略線図であって、同図Ａ
は側面図、同図Ｂは上面図、そして同図ＣはＰＳＤの受
光面上の位置と光エネルギーとの関係を表すグラフであ
る。
合の基本動作を説明するための略線図であって、同図Ａ
は側面図、同図Ｂは上面図、そして同図ＣはＰＳＤの受
光面上の位置と光エネルギーとの関係を表すグラフであ
る。
【図４】ＰＳＤの表面の或る位置に入射する光エネルギ
ーのグラフである。
ーのグラフである。
【図５】この発明の第１の実施例である光源の方向及び
又は位置検出装置の斜視図である。
又は位置検出装置の斜視図である。
【図６】この発明の第２の実施例である光源の方向及び
又は位置検出装置の斜視図である。
又は位置検出装置の斜視図である。
【図７】この発明の第３の実施例である光源の方向及び
又は位置検出装置の斜視図である。
又は位置検出装置の斜視図である。
【図８】この発明の第４の実施例である光源の方向検出
装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面図である。
装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面図である。
【図９】この発明の第５の実施例である光源の方向検出
装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面図である。
装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面図である。
【図１０】この発明の第６の実施例で光源の方向及び又
は位置検出装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面
図である。
は位置検出装置で、同図Ａはその斜視図、同図Ｂは上面
図である。
【図１１】図８に示したこの発明の光源の方向検出装置
である第４の実施例を用いて光源の方向及び位置検出方
法を説明するための模式図である。
である第４の実施例を用いて光源の方向及び位置検出方
法を説明するための模式図である。
【図１２】従来技術の無人車の光学的誘導装置を示した
略線図である。
略線図である。
【図１３】図１２の装置のブロック図である。
Ｄａ 光源の方向及び位置検出装置 Ｄｂ 光源の方向及び位置検出装置 Ｄｃ 光源の方向及び位置検出装置 Ｄｄ 光源の方向検出装置 Ｄｅ 光源の方向検出装置 Ｄｆ 光源の方向検出装置 Ｄ 暗（影） Θ 光源の入射角度 １０ａ ＰＳＤ １０ｂ ＰＳＤ １０ｃ ＰＳＤ １０ｄ ＰＳＤ １０ｅ ＰＳＤ １０ｆ ＰＳＤ １０Ａ ＰＳＤ１０ａの受光面 １０Ｂ ＰＳＤ１０ｂの受光面 １０Ｃ ＰＳＤ１０ｃの受光面 １０Ｄ ＰＳＤ１０ｄの受光面 １０Ｅ ＰＳＤ１０ｅの受光面 １０Ｆ ＰＳＤ１０ｆの受光面 ３０ 光源 ４０Ａ 光源の方向及び位置検出装置Ｄａ用遮光装置 ４０Ｂ 光源の方向及び位置検出装置Ｄｂ用遮光装置 ４０Ｃ 光源の方向及び位置検出装置Ｄｃ用遮光装置 ４０Ｄ 光源の方向及び位置検出装置Ｄｄ用遮光装置 ４０Ｅ 光源の方向及び位置検出装置Ｄｅ用遮光装置 ４０Ｆ 光源の方向及び位置検出装置Ｄｆ用遮光装置
Claims (11)
- 【請求項１】光源と光電変換装置の受光面との間に遮光
装置を設け、この遮光装置により遮られて生じた前記光
源からの入射光量の強弱の面分布の状態によって、前記
光源からの入射光の入射角度を検出し、前記光源の方向
及び又は位置を検出することを特徴とする光源の方向及
び又は位置検出方法。 - 【請求項２】光源と光電変換装置の受光面との間に遮光
装置を設け、この遮光装置により遮られて生じた前記光
源からの入射光量の強弱の面分布の状態を検出すること
を特徴とする光源の方向及び又は位置検出装置。 - 【請求項３】前項２に記載の光源の方向及び又は位置検
出装置を複数個、異なる位置に配置して、それぞれで光
源の方向を検出し、それらの検出した方向から光源の位
置を検出することを特徴とする光源の方向及び位置検出
方法。 - 【請求項４】請求項２に記載の遮光装置は升目状の構造
に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光
源の方向及び又は位置検出装置。 - 【請求項５】請求項２に記載の遮光装置は異なる直径の
複数の環状板を等間隔で同心円状に配列した構造に形成
されていることを特徴とする請求項２に記載の光源の方
向及び又は位置検出装置。 - 【請求項６】請求項２に記載の遮光装置は或る太さの棒
状で、前記光電変換装置の受光面に直接立てて構成され
ていることを特徴とする請求項２に記載の光源の方向及
び又は位置検出装置。 - 【請求項７】前記棒状の遮光装置が複数個、前記光電変
換装置の受光面に所定の間隔を開けて直接立てて構成さ
れていることを特徴とする請求項６に記載の光源の方向
及び又は位置検出装置。 - 【請求項８】請求項２に記載の遮光装置は前記光電変換
装置の受光面から所定の間隔を開けて配置された透明基
板の中央部に或る面積の不透明な印を付して構成されて
いることを特徴とする請求項２に記載の光源の方向及び
又は位置検出装置。 - 【請求項９】前記不透明な印が前記透明基板に所定の間
隔で複数個付された遮光装置で構成されていることを特
徴とする請求項８に記載の光源の方向及び又は位置検出
装置。 - 【請求項１０】請求項２に記載の遮光装置は十字形物体
で形成されており、その十字交差部が前記光電変換装置
の受光面の上方の中央部に配置されて構成されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の光源の方向及び又は位
置検出装置。 - 【請求項１１】前記十字形物体で形成された遮光装置を
複数個用い、それらが所定の間隔をずらして配置されて
いることを特徴とする請求項１０に記載の光源の方向及
び又は位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19724092A JP3214077B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 光源の方向・位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19724092A JP3214077B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 光源の方向・位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0642919A true JPH0642919A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3214077B2 JP3214077B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=16371184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19724092A Expired - Fee Related JP3214077B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 光源の方向・位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214077B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005738A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 照度センサ |
| JP2004333495A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Control Devices Inc | 角度応答を変換するための反射要素を含む太陽センサ |
| JP2009019979A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Fujitsu Ltd | 受光装置、距離算出装置、距離算出プログラム、記録媒体および距離算出方法 |
| US7554676B2 (en) | 2004-02-20 | 2009-06-30 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Positional measurement system and lens for positional measurement |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP19724092A patent/JP3214077B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005738A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 照度センサ |
| JP2004333495A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Control Devices Inc | 角度応答を変換するための反射要素を含む太陽センサ |
| US7554676B2 (en) | 2004-02-20 | 2009-06-30 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Positional measurement system and lens for positional measurement |
| JP2009019979A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Fujitsu Ltd | 受光装置、距離算出装置、距離算出プログラム、記録媒体および距離算出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3214077B2 (ja) | 2001-10-02 |
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