JPH0810252B2 - タ−ゲツト決定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［従来技術］ 位置あるいはターゲットを決定する装置が従来から提
案されている。例えば、アメリカ合衆国特許第4,225,22
6号は、一定の距離だけ離れた畑の一方の側に沿って設
けられた複数の逆反射器に問い合わせをするために走査
レーザーを使用すること教示している。そしてこの特許
では三角測量法が、距離と方位角との両方の情報を決定
するために用いられている。アメリカ合衆国特許第4,02
9,415号は、一定の幅に配列された複数の光電検出器の
アレイを走査するレーザーを用いることと、距離情報を
決定するために三角測量法を利用することを教示してい
る。アメリカ合衆国特許第4,239,388号にはレーザーを
用いることと、時間の関数である反射率のパターンによ
って、レーザー光を反射する対象物を識別する反射レー
ザー光検出器を用いることが教示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 最初に挙げた米国特許は、農薬を空中散布する飛行機
が一定の間隔をあけた経路を飛べるように、散布を行う
畑の上における位置をパイロットに知らせることを目的
とする。しかしながらこの特許に示される技術では、畑
の上の次の経路の位置を決定するためにマイクロプロセ
ッサーを用いた複雑な電子経路を必要とする。二番目に
述べた特許は、地面の測量を目的とするが、一定の幅に
配列された複数の光電検出器のアレイが取付けられたロ
ッドを動かすオペレータを必要とする。三番目に言及し
た特許は、航空機あるいはその他の空を飛ぶものによっ
て地上の目標物を決定することを目的とするが、レーザ
ビームをその目標物または地上から反射させるために下
方向にレーザービームを向けている。

従来は、操作が自動でかつ無人で操作できるターゲッ
ト決定装置がなかった。また従来はターゲットまでの距
離及び基準位置からターゲットまでの角度位置のいずれ
か１つを決定できるターゲット決定装置がなかった。

本発明の目的は、ターゲットの操作時間からターゲッ
トまでの距離を決定できるターゲット決定装置を提供す
ることにある。

本出願の第２の発明の目的は、ターゲットまでの距離
及び角度位置の両方を決定できるターゲット決定装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本出願の第１の発明では、光源12と、既知の割合の角
速度で走査経路17に沿って光源12から出力される光線を
走査させる走査手段（14,15）と、走査経路17内に配置
された対象物に設けられて走査手段（14,15）に向かっ
て光線を反射して戻す既知の寸法の逆反射ターゲット
（20,81）と、逆反射ターゲットから反射されるいかな
る光線にも応答するように配置された光受容器22とを具
備する。そして光源12からの光線は走査経路17の方向に
幅が狭く、逆反射ターゲットの一方の端縁20Lから他方
の端縁20Tまで光線を走査する間の走査時間の長さに反
比例の関係にある逆反射ターゲット20までの距離Ｌを決
定する距離決定手段（23,24,25）を更に有する。そして
距離決定手段（23,24,25）は、逆反射ターゲットの走査
の間一定周波数のパルスを発生するパルス発生手段（3
4,36,37,40）と、逆反射ターゲットの一方の端縁20Lか
ら他方の端縁20Tまでの走査時間を決定するためにパル
スをカウントする手段41と、パルスのカウントに応じて
走査時間の逆数を示す信号を発生する手段（50,54）と
を有する。

また第２の発明では、第１の発明に構成要件を加え
て、更に走査手段（14,15）に対して既知の角度位置に
配置されて、走査手段（14,15）が走査経路17に沿って
走査する光線に応答して基準位置62Aを定める手段（6
2）と、基準位置62Aと逆反射ターゲット（66）との間の
走査時間の長さに応じて基準位置に対する逆反射ターゲ
ットの角度位置を決定する手段（24,100〜112,90）とを
具備する。

［発明の作用］ 本出願の第１の発明では、逆反射ターゲットの一方の
端縁から他方の端縁まで光線を操作する操作時間の長さ
から、ターゲットまでの距離を決定することができる。

また第２の発明では、第２の発明の作用に加えて、既
知の基準位置に対する逆反射ターゲットの角度位置（基
準位置と逆反射ターゲットとの間の角度）を決定するこ
とができる。

［実施例］ 以下図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明
する。各図において、符号11は、本発明のターゲット決
定装置の一実施例を示している。ターゲット決定装置11
は、光源12を備えており、この光源12はレーザーのよう
に柱状光源からなるものが望ましい。このレーザーは、
構成部材を保護するためにハウジング13の内部に取付け
られている。回転モーター14及びミラー15は、既知の角
速度で走査経路17に沿って光源12から出力される光線を
走査させるための手段を提供する。本実施例において
は、回転モーター14の軸が垂直であり、ミラー15がこの
軸に対して45度の角度で配置されているので、走査経路
17は水平面の360゜内にある。走査する光線が走査経路1
7の方向に狭くなるように、このミラー15は前面鏡（fro
nt surface mirror）であることが望ましい。好適な実
施例においては、この走査経路17は回動可能なミラー15
から放射状に延びる。光線が360度の走査経路17の一部
または全部を走査できるように、ハウジング13の一部ま
たは全部は透明な窓18を有している。

既知の距離にあって少なくとも一部が逆反射材料から
なる逆反射ターゲット20（以下ターゲットと言う。）
が、第５図に示されるような対象物21上に取付けられる
寸法を有しており、このターゲット20はミラー15に向か
って光源12からの光線を反射して戻すために走査経路17
内に取付けられている。ターゲット決定手段の一部を構
成する第１の光受容器22は、ターゲット20から反射して
きたいかなる反射光のビーム又は光線16にも反応するよ
うに位置決めされ、第１図に示すように、この第１の光
受容器22は光源12に非常に近接して配置されている。タ
ーゲット20は、ターゲット20の面へ軸線方向から入射す
る光をすべてその元の軸線に沿って戻す特性を有する装
置である。実際には、戻される光線16Aはいくらか分光
し、入射した光線16のように完全な柱状にはならない。
戻ってきた光線16Aは同期回転するミラー15に瞬間的に
当たり、ミラー15は戻ってきた光線16Aを光源12に反射
して戻す。しかしながら、この戻ってきた光線は最初の
ものに比べてより柱状ではなくなっているので、実際に
は近くにある第１の光受容器22に当たり得るが、光源12
からの出力光線とは一致しない。電子回路23が、ターゲ
ットの位置、あるいはターゲットについての情報を決定
するために第１の光受容器22に接続されている。なお図
１において、Ｌはターゲット20までの距離、Ｗはターゲ
ット20の走査幅、θは方位角である。

回転モータ14は一定の角速度でミラー15を回転させ
る。これは意図される使用のためいはいくらか実用的で
あり、１秒について20回転が走査の適当な速度の一例で
ある。

このターゲット決定装置の第１の用途は、ターゲット
20までの距離を決定するために用いられることである。
第１図は、走査ミラー15から第１の距離にあるターゲッ
ト20を示しており、また走査ミラー15により近付いた位
置にある第２の位置20Aにあるターゲットも示してい
る。約10センチ（４インチ）の走査幅Ｗのターゲット20
を使い、約３メートル（10フィート）の距離をあけたと
すると、ターゲット20の一方の端縁20Lから他方の端縁2
0Tまで即ち一方の端から他方の端までを走査するのに５
ミリセカンドかかる。しかし、もし同じ走査幅のターゲ
ットがその半分の距離すなわちミラー15から約1.5メー
トル（５フイート）の位置20Aに置かれた場合には、走
査の速度が同じであれば、ターゲット20の一方の端縁20
Lから他方の端縁20Tまで走査するのに10ミリセカンドか
かることになる。よってこの装置は、ターゲットを横切
る走査時間の長さによって、ターゲットまでの位置を決
定することを可能にする。尚ターゲットまでの距離は、
ターゲットを横切る走査時間の長さに反比例する又は逆
数的な関係になることからわかる。電子回路23は、ター
ゲット20迄の距離またはこの距離が既知の場合における
ターゲットの幅寸法を計算する。

第２図は、光受信回路24を示しており、第３図はパル
ス幅を電圧に変換する回路25を示している。回路24及び
回路25から電子回路23が構成されている。第２図におい
て第１の光受容器22はフォトトランジスタとして示さ
れ、その信号はトランジスタ28,29で増幅され、それか
ら端子31から方形波状パルス出力を得るためにコンパレ
ータとして接続されているOPアンプ30に送られる。ター
ゲット20の幅Ｗに対応するパルスは、第３図のパルス幅
を電圧に変換する回路25のレンジスイッチ32の端子31に
加えられる。このレンジスイッチ32が図示した位置にあ
る場合には、入力パルスはディバイダ34の使用可能入力
33に加えられる。例えば４メガヘルツで発振する高周波
発振器35は、水晶発振器36により制御される。水晶発振
器36から出力された信号は、高周波発振器35の信号を方
形波状にするために、直列に接続された複数のインバー
タ・ゲート37に供給され、デイバイダ34のクロック入力
38に供給される。使用可能入力33とクロック入力38と
は、使用可能入力33とクロック入力38とがロジックハイ
であるときのみディバイダ34から入力が発生するアンド
回路を構成する。ディバイダ34からの出力は、例えば20
0キロヘルツまで低下したクロック周波数を得るために
第２のディバイダ40に入力される。このクロック周波数
は、例えば複数の導線42に２進数の信号が出力される12
段カウンタのようなカウンタ41のクロック入力に供給さ
れる。これら複数の導線42は、それぞれカウンタ41から
の最新のカウントをホールドするラッチ回路43及び44に
接続されている。カウンタ41はターゲット20の走査幅Ｗ
に対応するパルスの数をカウントする。

端子33から入力されるパルス信号は、単安定マルチバ
イブレータ46,47を介して供給され、例えば100マイクロ
セカンドのショートパルスが得られる。このショートパ
ルスはラッチ回路43及び44のクロック端子に加えられ、
ラッチ回路43,44の情報をデジタル・アナログ変換ユニ
ット50にクロックする。同時に、第１の光受容器22から
のパルスは単安定マルチバイブレータ48,49を通してカ
ウンタ41をリセットするように作用する。ラッチ回路44
からの信号は複数の導線52に出力され、この信号がデジ
タル・アナログ変換ユニット50に与えられる最小の有効
な２進数のビットであるのに対し、ラッチ回路43からの
信号は、複数の導線51に出力され、デジタル・アナログ
変換ユニット50に与えられる最大の有効なビットであ
る。デジタル・アナログ変換ユニット50の出力は増幅器
54により増幅され、増幅されたアナログ電圧は、電圧ホ
ロワー55を通して、電圧計56のようなメーターに供給さ
れる。

次に動作について説明する。電子回路23は、ターゲッ
ト20の一方の端縁と他方の端縁とから光線が反射してく
る期間の長さを決定することにより、ターゲット20の走
査幅W,ターゲット20までの距離Ｌを決定する。一つの応
用では、水晶発振器36が４メガヘルツで発振し、第２の
ディバイダ40からの出力が200キロヘルツであるとする
と、ターゲット20の一方の端縁20Lから他方の端縁20Tま
で走査する期間の長さは、ターゲット20が約３メートル
（10フィート）の距離に置かれているときには５ミリセ
カンドである。光線がターゲット20から反射されて、第
２図に示す第１の光受容器22に入射され、この第１の光
受容器22はターンオンし、その結果トランジスタ28及び
29がターンオンする。トランジスタ28及び29がターンオ
ンすると端子31がロジックハイになるように、OPアンプ
30の反転入力をロウレベルに駆動してOPアンプ30をター
ンオンさせる。このロジックハイの信号は第３図の回路
に伝えられ、ディバイダ34の使用可能端子33に印加され
る。ディバイダ34の端子33と端子38とは、光がターゲッ
ト20から反射している間アンド回路を構成し、発振器35
から出力される複数のパルスが入力としてディバイダ3
4,40に供給される。前述の例においては、光線がターゲ
ット20を幅方向に横切って走査する５ミリセカンドの間
に、カウンタ41に加えられる200キロヘルツのクロック
周波数の1000個の数が２進数の等量の信号としてデジタ
ル・アナログ変換ユニット50の出力から増幅器54の入力
に印加される。尚一例ではこの信号は２ボルトである。
増幅器54は、デジタル・アナログ変換ユニット50と連動
してこれを反転させて即ち逆数にして0.5ボルトの出力
を出す。ホロワー55は、この0.5ボルトの信号を電圧計5
6に加えるために、無増幅電圧ホロワーとして作動す
る。この電圧計56は、例えば0.5ボルトの入力に対して
約３メートル（10フィート）といったように、距離をメ
ートル又はフィートで表示するよう目盛られている。

もしターゲット20がミラー15から約1.5メートル（５
フィート）の距離の位置20Aまで動かされたとすると、
ターゲット20はみかけ上幅が倍になり、ターゲット20の
幅を横切って走査するのに10ミリセカンドかかるように
なる、したがって、ターゲット20の幅を走査する10ミリ
セカンドの間には、2000個のパルスがカウンタ41に印加
され、デジタル・アナログ変換ユニット50の出力は２ボ
ルトではなく４ボルトになる。そして増幅器54は、デジ
タル・アナログ変換ユニット50への２進数入力信号の値
が倍に増加すると、増幅器54の出力が「1/X」倍になる
ようにデジタル・アナログ変換ユニット50に接続されて
いるので、増幅器54の出力は、0.5ボルトではなく、0.2
5ボルトとなり、この電圧が電圧計56に加えられる。電
圧計56の読みは、電圧の代りに距離が目盛られており、
３メートル（10フィート）ではなく、1.5メートル（５
フィート）になる。このように、ターゲット決定装置11
はターゲットまでの距離を決定する。この距離は、ター
ゲットの幅を走査する時間の長さに反比例する。第２図
及び第３図に示した回路はそれぞれ一実施例を説明する
ためのものである。したがって第２図の回路が果すよう
に、反射光の状態を表示するデジタル信号を発生する他
の回路及び第３図の回路が果すように、パルス幅をアナ
ログ電圧に変換する機能を遂行する他の回路を、より複
雑にもまたより簡単にも設計することができる。例え
ば、集積光電子スイッチであるスプラーグULN−3330（S
prague ULN−3330）を第２図の回路の代りに使うことが
できる。一つの応用例としては、デジタル・アナログ変
換ユニット50を使わずに、マイクロプロセッサを用いた
制御システムのようなインテリジェント制御システムに
距離のデジタル表示の総計を供給するべく、12段カウン
タ41に含まれるデジタル値のカウントを直接取り出すよ
うにすることもできる。この場合、デジタル・アナログ
変換ユニット50の機能、すなわち距離に比例する出力信
号を作り出すために数学的に逆算を行う機能は、逆算ソ
フトウェアの実行をマイクロプロセッサ内で行って計算
される。

ターゲット決定装置11はまた、既知の方位角の基準位
置に対するターゲットの方位角θの位置即ち角度位置を
決定するためにも利用できる。第１図には、機器のハウ
ジングの中に、例えば窓18の端に設置され、既知の方位
にある第２の光受容器62が示されている。これを基準と
なる０度の角度とみなす。回転モーター14はいずれの方
向にも回転し得るが、基準位置である０位置（62A）に
対して約45度の角度にあるターゲットについて時計方向
の回転をするものとして図示してある。角度θを決定す
るために、第３図の回路が用いられる。レンジスイッチ
32が端子63側に切換えられると、第１の光受容器22と第
２の光受容器62の出力がそれぞれ第２図のような光受信
回路24を通してフリップフロップ64のＲとＳの入力端子
に入力され、フリップフロップ64が駆動されるとＱ出力
端子に出力が表われる。スイッチが切換えられると、同
時に、第２のスイッチの接点32Aの切換りにより、デジ
タル・アナログ変換ユニット50は反比例機能「1/X」か
ら線形機能に切換わる。レーザービームが基準位置から
ターゲットの走査が開始されるまでに照らした時間の長
さは、ターゲットの角度位置（基準位置62Aとターゲッ
ト［66］との間の角度θ）に比例する。そして光線が第
２の光受容器62を走査すると、パルスが発生し、このパ
ルスはＱ出力からロジックハイを出力するようにフリッ
プフロップ64を駆動する。従って光線がターゲット20を
通過するまで、クロックパルスがカウンタ41によってカ
ウントされる。光線がターゲット20を通過すると、フリ
ップフロップ64のＲの入力端子における入力はロジック
ゼロに変わり、カウンタの計数が止められる。カウンタ
41は時間を表す２進数カウントを含む。デジタル・アナ
ログ変換ユニット50は、これを方位角を表すアナログ電
圧に変換する。この場合、方位角（角度）は第２の光受
容器62によって駆動される別の光受信回路24からのパル
スと第１の光受容器22によって駆動される別の光受信回
路24からのパルスとの間の期間に直接比例するので、反
転する「1/X」の関係は好ましいものではない。増幅器5
4を、反比例ではなく線形で出力させるために、増幅器5
4はデジタル・アナログ変換ユニット50と少し違った経
路で接続される。単安定マルチバイブレータ46,47,48,4
9からのリセットとストアの信号により、カウントとラ
ッチはリピートモードで作動する。

第４図は一つで同時に距離と角度位置の測定機能を組
み合わせるための実施例を示している。この実施例で
は、第２図に示した光受信回路24と第１の光受容器22及
び第２の光受容器62は、光エレクトロニクスを利用した
集積回路100及び100Aで置換されている。また高周波発
振器36は集積回路101で置換されている。第３図に示し
た距離を測定する電子回路もまた、カウンタ102とデジ
タル・アナログ変換器103とで示される。方位角を測定
する電子回路はカウンタ105とデジタル・アナログ変換
器106とから成る。非反転機能もしくは「Ｘ」を供給す
るために、増幅器107の出力がデジタル・アナログ変換
器106のピン16に接続されているのに対して、「1/X」の
関係を供給するために増幅器104の出力がデジタル・ア
ナログ変換器103のピン15に接続されている。このよう
にデジタル・アナログ変換器への簡単な接続の選択が
「1/X」と「Ｘ」のいずれの機能を行うかを決定してい
ることに注意すべきである。単安定フリップフロップま
たはフリップフロップ46,47,48,49,64として前に述べら
れ、本実施例では符号108,109,110,111として表される
一組での二つの用途は、一組の共通パルスによって距離
と方位角との両方の回路を駆動させるので、設計上の節
約を図ることができる。

ターゲット決定装置11は、ターゲットの距離と方位角
とを決定するだけでなく、いくつかあるターゲットのう
ちどれを走査しているかを識別するためにも使用でき
る。第５図の実施例は、ターゲット決定装置11のこの第
３の能力を示すものである。自動ガイド動力車両70及び
71はその内部に、車両に移動力を供給するためのモータ
ー72を備えている。このような車両は車道73に沿って動
くことができ、ターゲット決定装置11によって導かれて
運転される。角度位置と距離とを決定する固定されたタ
ーゲット20を走査し、また連続する車両の間に安全な距
離を維持するように車両の後部に設けられたターゲット
75を走査し、更に車道73沿いの位置に対するその車両の
特定位置についての情報を決定するために車道73に沿っ
て固定された２進コード化されたターゲット76を走査す
るために、それぞれの車両の前部には走査手段のハウジ
ング74が取付けられている。例えば、ワークステーショ
ン77があり、このワークステーション77から他のワーク
ステーションへと資材を運搬する自動ガイド動力車70,7
1があるとすると、ワークステーション77は異なる２進
コードが付けられたターゲット78で識別される。また、
操作器ハウジング78は、自動ガイド動力車70,71のそれ
ぞれの２進コード化されたターゲット80,81を走査する
ために、車道73に沿った一定の位置に取付けられてい
る。これは、ある範囲内を通過する車両を識別するため
に使用される。ターゲット76,80,81の２進コードは純正
の２進コードかまたはバーコードのような形式のもので
ある。この実施例においては、前端82と後端83の両方に
逆反射帯を有する２進コードのターゲットである。

第６図は、ターゲット76,80,81のような２進コードの
ターゲットを認識するターゲット決定装置11を示してい
る。第６図において、第１図のものと同じ部材には、第
１図に示した符号と同じ参照符号を付してある。第６図
に示す２進コード化されたターゲット81は、ターゲット
上に２進の識別表示を形成するために、走査経路に対し
て横向きに複数の反射帯と複数の無反射帯とを有して構
成される。第１の光受容器22に接続された電子回路23
は、この２進コード化されたターゲット81上の２進の表
示を読み取るために設けられている。このターゲットは
一方の端縁82と他方の端縁83の両方に反射帯を有するよ
うに示されている。第７図はターゲットの幅を走査して
戻ってきたパルスによってあらわされた２進の表示を示
すものである。無反射である黒いストリップは逆反射器
を暗いストリップで覆って作っても、またいかなる逆反
射器もまったく存在しないかのように、単に逆反射作用
を妨害する手段で作ってもよい。第７図は、角度位置の
基準となる第２の光受容器62から戻ってきたパルス85を
示すものである。したがって、パルス85とターゲット81
の一方の端縁との間の時間の間隔t1によって、ターゲッ
ト角度位置を知ることができる。ターゲット全体の幅
は、やはりターゲット迄の距離を決定するのに使用でき
るし、２進コードはターゲットについての情報を供給す
るために利用される。

第６図において、２進コード化されたターゲット81の
全幅は等しい幅の区域に分割されている。この例におい
ては、８ビットの２進コード用に10の区域に分けられて
いる。この実施例における区域０と区域９とはロジック
が同一の状態になるように、常に、「反射」になってい
る。これは、ターゲットの反射器に照準をうまく合わせ
るようにするために利用される。８ビットの２進コード
であれば、256の単一識別コードが得られる。二または
それ以上の黒い区域が連続する場合には、それらは切れ
目のない一連となる。また反射区域が連続すると切れ目
のない一連となる。ターゲットが走査ミラーに近付いて
いくに従って、または離れていくに従って、コード化さ
れたパルスの時間幅は伸張し、または収縮するというこ
とは理解できるであろう。パターンを解読するために
は、各区域が総体として一体化しているので、相対的な
値によりパターンを分析しなければならない。これを行
う一つの方法は、シフトレジスタやマイクロプロセッサ
・メモリーのような記憶装置にパターンをデジタル的に
記憶しておくことである。そして、全時間幅を、距離を
決定する際に出したものに近似して決定し、それから、
各区域の中心がその近くで、ロジック１であるか０であ
るかの値を決定するためにパルスの構造を分析する。こ
の機能はマイクロプロセッサまたはハードウエアにより
果される。

第５図はパルスのパターンが走査器ハウジング78から
メモリー89に伝えられ、そして、マイクロプロセッサ90
により演算され、デコーダー91に入ることを示してい
る。これらのデコーダーにはバーデコーダーのようなも
のが実用的に利用できる。第８図，第９図，第10図はハ
ードウエアの実施例を示すものである。バーコード化さ
れた反射器からの範囲（RANGE）または距離を表示する
全パルス幅が、約３メートル（10フィード）の距離で１
ミリセカンドであるとする。例えばこの全パルスに含ま
れる10の区域を走査しても、距離がまだわからなけれ
ば、全パルスによって示される正確な幅はわからない。
約３メートル（10フィート）が最長距離であるとする
と、各区域の最も短い走査時間は0.1ミリセカンドにな
る。この走査時間は、ターゲット迄の距離によって異な
ってくる。バーコードは第６図及び第７図に示されるよ
うなものであると仮定しよう。距離を表す反射器の全幅
の時限をt0とする。角度位置（基準位置62Aとターゲッ
ト［66］との間の角度θ）を表す時限はt1であり、fnは
区域ｎのロジック値、即ち０か１の値を表わす。t0とt1
とは可変であり、fnとは無関係なので、以下のような方
法で決定する。第８図は、シフトレジスタ94の形式の記
憶装置を示す。これはマイクロプロセッサ・メモリでも
かまわない。シフトレジスタ94は、時間についての波形
をサンプルし、ロジック値の０か１かの値を記憶する。
この例においては最小時間t0は１ミリセカンドであり、
１％と仮定される最大期待エラーを伴い、そしてターゲ
ットがサンプルされる。記憶される値はＸ（ｔ）であ
り、100の増分により分割された１ミリセカンドで、即
ち10マイクロセカンド毎のサンプリングによる。反射器
まで約30センチメートル（１フット）の距離において、
反射器が０度とは異なる他の角度に位置するとすれば、
Ｘ（ｔ）は10ミリセカンドに角度位置が原因となった遅
れを足した時間続くため、いくらかの余分な時間を考慮
する必要がある。約30センチメートル（１フット）の距
離のところで角度位置の全照射スイープが反射器の幅の
２倍であると仮定すると、サンプルされるべき全期間は
２×10ミリセカンドで20ミリセカンドになる。そして、
この期間は各10マイクロセカンドの増分毎に区域の値の
ためにサンプルされる。よって、記憶装置には、メモリ
中に、20ミリセカンドを10マイクロセカンドで割った
点、すなわち2000個のサンプルスロットが入っている。
2000段のシフトレジスタが集積回路の形で商業的に利用
できる。

第７図に示したように、手順は基準位置信号が第２の
光受容器62に受信され且つ基準になるパルス85が確立す
ると開始される。シフトレジスタは記憶位置No.1に10マ
イクロセカンドの点において最初のサンプリング内容を
メモリ位置No.1に記憶し、そして10マイクロセカンド経
過後、クロックパルスによって記憶位置No.1の内容は、
新たに得た値Ｘ（ｔ）を記憶位置No.1に入れるため、記
憶位置No.2へとシフトされる。これが連続し、つまり、
このようにしてすべての記憶位置がシフトされる。もし
n^tが10マイクロセカンドのｎ番目の増分における時間を
表すとすれば、シフトレジスタはそれぞれが記憶位置Ｘ
（n^t）を有する2000の記憶位置を有することになる。記
憶位置Ｍ（ｎ）がｎ番目の記憶位置を表すとすると、記
憶位置Ｍ（ｎ）＝Ｘ（n^t）となる。ここでｔは10マイク
ロセカンドの間隔で固定された時間である。従ってシフ
トレジスタには戻ってきたパルスＸ（ｔ）の波形のサン
プルされたイメージが入っているが、このイメージはデ
ジタルの状態である。2000ステップの後、クロック95が
止まり、記憶されたデータが分析される。シフトレジス
タのメモリマップは、第９図に示したものに略似たよう
なものである。決定される最初のものはt0である。区域
０と９はロジックがロジック１であることはわかってお
り、第９図においてこれらは黒い線で表されている。左
から始まるとすると、シフトレジスタは反射器のパター
ンに到着するまではすべて０を含んでいる。最初のロジ
ック１が記憶位置1400から始まると仮定する。すなわち
Ｍ（1400）＝１となる。右から始めると、シフトレジス
タはバーコードの端部に到着するまではすべて０を含ん
でいる。記憶位置1600に到着したとすると、すなわちＭ
（1600）＝１となる。従って記憶位置1400から1600まで
に反射器のすべてのパルスパターンが含まれる。各記憶
区域が10マイクロセカンドの１期間を表すので、幅t0
は、t0＝（1600−1400）×10マイクロセカンド＝２ミリ
セカンドと計算できる。従って、距離はt0によって決ま
り、10ミリセカンドは約30センチメートル（１フッ
ト）、１ミリセカンドは約３センチメートル（10フィー
ト）にあたるから、この例における距離はほぼ165セン
チメートル（5.5フィート）となる。

尚時間０と、波形の最初のサンプルであるＭ（1400）
との間が1400×10ミリセカンドであるという事実から方
位角角度位置を計算できる。従って、もし角速度ωがわ
かれば、方位角角度位置θは、θ＝（ω×14ミリセカン
ド）度となる。

２進コードの識別は第９図のメモリー・マップから決
定される。第10図には拡大した状態が示されている。Ｍ
（1400）からＭ（1600）の全セグメントは、10の区域に
均等に分割されている。各ビット区域を表す1600−1400
を10の区域で割ると200÷10＝20のサンプルになる。従
って、区域０はＭ（1400）からＭ（1420）までに記憶さ
れる。続く区域は、それぞれに続く20のサンプル内に記
憶される。識別番号を見つけるために、各区域の中心あ
るいは平均を検査し、ゆえにビットコードあるいは識別
コードは01010011となる。マイクロプロセッサ90は、こ
の２進数コードあるいはバーコードを識別するために、
これらビット区域それぞれを直ちにサンプルする。第９
図のメモリー・マップが、距離と、角度位置と、ターゲ
ットの識別とを同時に決定するための全ての情報を含ん
でいるということが理解されるであろう。この例におい
て使用されている指定された数値は、例示の目的のみの
ものであり、サンプリング比、距離、走査速度その他は
個々に必要に応じて変更されるものである。

組立てられた第２図と第３図の回路の組合せである実
用的な装置のための回路構成部品を以下の表において明
らかにする。

抵抗器 R1 1.5キロオーム R2 22 キロオーム R3 820 オーム R4 220 オーム R5−R8 100 キロオーム R9 6.8メガオーム R10 10 キロオーム 増幅器 30 TL071 54、55 TL071 ダイオード D1 IN914 ゲート 37 4001 コンデンサ C1,C2 10ピコファラド トランジスタ 22、62 OP805 28 2N4250 29 2N5088 集積回路 34、49 4518B 41 4040B 43、44 40174 50 AD7533KN 46−49 4538 64 4027B 90 ILTEL 3741 91 Welch Allyn LTS−３ 94 AM2533 部品を使って組立てられた第４図に示したこの装置の
最新の手段は以下の通りである。

集積回路 100、100A ULN3330 102、105 4040 103、106 AD7533KN 104、107 TL071 108、109 4538 110、111 4013 112 4017 ［発明の効果］ 本出願の第１の発明によれば、ターゲットの一方の端
縁から他方の端縁まで光線を走査する走査時間の長さか
ら、ターゲットまでの距離を決定することができる。

また第２の発明によれば、ターゲットまでの距離の他
に基準位置に対するターゲットの角度位置を決定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のターゲット決定装置の一実施例の等
角投影図である。 第２図は、光受信回路の回路図である。 第３図はパルス幅を電圧に変換する回路の回路図であ
る。 第４図は距離と方位角の測定とを行なう回路の回路図で
ある。 第５図は距離と、方位角と、２進コード情報を決定する
ための本発明の一実施例のターゲット決定装置の透視図
である。 第６図は２進コード識別装置の概略図である。 第７図は戻ってきたパルスを示す線図である。 第８図は２進コード識別のための回路の一部を示す回路
図である。 第９図は、シフトレジスタの図表である。 第10図は、シフトレジスタの拡大図である。 11……ターゲット決定装置、12……光源、13……ハウジ
ング、14……モータ、15……ミラー、16……光源、17…
…走査経路、20……ターゲット、22,62……光受容器、2
3……電子回路、30……OPアンプ、32……レンジスイッ
チ、34……ディバイダ、35……高周波発振器、41……カ
ウンタ、43,44……ラッチ回路、50……デジタル・アナ
ログ変換ユニット、54……増幅器、55……電圧ホロワ
ー、56……電圧計。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源（12）と、 既知の割合の角速度で走査経路（17）に沿って前記光源
   （12）から出力される光線を走査させる走査手段（14,1
   5）と、 前記走査経路（17）内に配置された対象物に設けられて
   前記走査手段に向かって前記光線を反射して戻す既知の
   寸法の逆反射ターゲット（20,81）と、 前記逆反射ターゲットから反射されるいかなる光線にも
   応答するように配置された光受容器（22）とを具備し、 前記光源からの前記光線は前記走査経路（17）の方向に
   幅が狭く、 前記逆反射ターゲットの一方の端縁（20L）から他方の
   端縁（20T）まで前記光線を走査する間の走査時間の長
   さに反比例の関係にある前記逆反射ターゲット（20）ま
   での距離（Ｌ）を決定する距離決定手段（23,24,25）を
   更に有し、 前記距離決定手段は、 前記逆反射ターゲットの走査の間一定周波数のパルスを
   発生するパルス発生手段（34,36,37,40）と、 前記逆反射ターゲットの一方の端縁（20L）から他方の
   端縁（20T）までの前記走査時間を決定するために前記
   パルスをカウントする手段（41）と、 前記パルスのカウントに応じて前記走査時間の逆数を示
   す信号を発生する手段（50,54）とを有することを特徴
   とするターゲット決定装置。
2. 【請求項２】前記光源と前記逆反射ターゲットとの間に
   相対的な動きを与えるための手段（70,71,14）を具備す
   る特許請求の範囲第１項記載のターゲット決定装置。
3. 【請求項３】前記相対的な動きは、前記光源を動作させ
   る手段（14）によって与えられる特許請求の範囲第２項
   記載のターゲット決定装置。
4. 【請求項４】前記相対的な動きは、前記逆反射ターゲッ
   トを動かす手段（70,71）によって提供される特許請求
   の範囲第２項記載のターゲット決定装置。
5. 【請求項５】前記パルス発生手段は、一定周波数の信号
   を出力する水晶制御発振器（35）と、 前記水晶制御発振器（35）からの前記信号が入力される
   一つの入力端子（38）及び前記光受容器（22）からの信
   号が入力される他の入力端子（33）を備え、前記水晶制
   御発振器からの信号と前記光受容器からの信号のアンド
   を取ってパルス（Ｓ）として出力するアンド・ゲート
   （34）とを具備する特許請求の範囲第1,2,3または４項
   に記載のターゲット決定装置。
6. 【請求項６】前記パルスの数を計数するために接続され
   たカウンタ（41）と、 前記カウンタが計数したパルスの数を前記走査手段から
   前記ターゲットまでの距離に逆数的に関連する比例アナ
   ログ電圧に変換するデジタル・アナログ変換器とを具備
   する特許請求の範囲第５項記載のターゲット決定装置。
7. 【請求項７】前記逆反射ターゲットは該ターゲット上に
   ２進の識別表示を形成するように前記走査経路（17）に
   沿って配置された複数の反射及び無反射ストリップから
   なり、 前記逆反射ターゲット上の前記２進の識別表示を読み取
   るために前記光受容器（22）に接続された表示読取り手
   段（89〜91,94,95）を有する特許請求の範囲第１項に記
   載のターゲット決定装置。
8. 【請求項８】前記光受容器（22）に接続された前記逆反
   射ターゲットからの２進情報を受け取って記憶する記憶
   装置（89,94）を具備する特許請求の範囲第７項記載の
   ターゲット決定装置。
9. 【請求項９】前記記憶装置（89）はシフトレジスタ（9
   4）である特許請求の範囲第８項記載のターゲット決定
   装置。
10. 【請求項１０】前記表示読取り手段（94,95）は、前記
    記憶装置（94）に記憶される前記２進情報の時間幅より
    も短いサンプリング周期で前記２進情報をサンプルして
    前記記憶装置に記憶させる手段（95）を具備する特許請
    求の範囲第８項記載のターゲット決定装置。
11. 【請求項１１】光源（12）と、 既知の割合の角速度で走査経路（17）に沿って前記光源
    （12）から出力される光線を走査させる走査手段（14,1
    5）と、 前記走査経路（17）内に配置された対象物に設けられて
    前記走査手段に向かって前記光線を反射して戻す既知の
    寸法の逆反射ターゲット（20,81）と、 前記逆反射ターゲットから反射されるいかなる光線にも
    応答するように配置された光受容器（22）とを具備し、 前記光源からの前記光線は前記走査経路（17）の方向に
    幅が狭く、 前記逆反射ターゲットの一方の端縁（20L）から他方の
    端縁（20T）まで前記光線を走査する間の走査時間の長
    さに反比例の関係にある前記逆反射ターゲット（20）ま
    での距離（Ｌ）を決定する距離決定手段（23,24,25）を
    更に有し、 前記距離決定手段は、前記逆反射ターゲットの走査の間
    一定周波数のパルスを発生するパルス発生手段（34,36,
    37,40）と、前記逆反射ターゲットの一方の端縁（20L）
    から他方の端縁（20T）までの前記走査時間を決定する
    ために前記パルスをカウントする手段（41）と、前記パ
    ルスのカウントに応じて前記走査時間の逆数を示す信号
    を発生する手段（50,54）とを有してなり、 前記走査手段（14,15）に対して既知の角度位置に配置
    されて、前記走査手段（14,15）が前記走査経路（17）
    に沿って走査する光線に応答して基準位置（62A）を定
    める手段（62）と、 前記基準位置（62A）と前記逆反射ターゲットとの間の
    走査時間の長さに応じて前記基準位置に対する前記逆反
    射ターゲットの角度位置を決定する手段（24,100〜112,
    90）とを更に具備するターゲット決定装置。