JPH071170B2

JPH071170B2 - 光源の位置および移動速度の測定装置

Info

Publication number: JPH071170B2
Application number: JP24312685A
Authority: JP
Inventors: 清名村; 晋中野; 正平吉田; 和雄池内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS62123309A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は光源の位置および移動速度の測定装置に係り、
特に三次元空間にある１つの点状光源の位置およびその
移動速度または三次元空間に固定されたた点状光源に対
する受光装置を搭載した機器の位置およびその移動速度
を測定するのに好適な光源の位置および移動速度の測定
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

種々の気体，液体の粒子あるいは流体中に浮遊もしくは
移動する固体粒子または物体の３次元空間での位置およ
び移動速度あるいは移動軌跡をできるだけ正確に簡便な
手段で知ることができるならば、工業上の様々な面で有
効な利用が可能となる。そのいくつかの例を列挙すれ
ば、（１）種々の流体機械の内部では、複雑な３次元流れの
様相を呈しているが、回転中の羽根車間の流れを始めと
して有効な計測手段がないのが現状であり、これを正確
に計測し、流れを適正化することにより、流体機械の性
能をより向上させる手段を見出すこと。

（２）航空機を始め各種飛しよう物体および移動物体の
位置，速度，軌跡等に関する正確な情報を得ること。

（３）空間的に固定された基準点に対する観測者（ある
いは被測定物）の位置および移動速度に関する正確な情
報を得、必要に応じて位置および移動速度をフイードバ
ツクして制御することを可能にすると。

などが考えられる。しかしながら、物体の域置を測る方
法としてよく知られている通常の三角測量法等は、移動
物体の計測には不向きであり、また、光学カメラ等によ
る撮像面に投影された物体の移動軌跡の記録は可能であ
るが、物体の三次元空間での移動軌跡および速度を同時
に知ることは困難である。また、物体の空間での移動速
度を知る方法としては、計装・26−４ 198・３月号p32
〜37の前田氏による「LDV法による流動中の粒子群の径
と流速の測定」と題する論文に示してあるように、２本
の同一位相のレーザ光の交差点を通過する粒子の速度を
いわゆるLDVにより計測する手段などがあるが、この方
法は、特定の物体の移動軌跡の測定は不可能である。

このように、それぞれの計測法には一長一短があり、特
定の物質の位置とその移動速度さらに軌跡を同時に計測
する簡便で有効な手段を見出すのは困難な状況にある。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ことろは、観測者に対して移動する対象物体あるいは空
間的に固定された対象物体に対する観測者の移動状態さ
らには対象物体と観測者の両方が移動する場合の両者の
相対位置と速度の両方を知る方法として対象物体を１つ
の点状光源で代表して置き換え、その光源からの光を利
用して光源の位置および移動方向さらに速度を測定する
ことができる光源の位置および移動速度の測定装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、光源からの光の位置を検知する装置におい
て、１つ１つの光を電気信号に変換する微小な光電変換
素子をマトリックス状に配置して受光面を形成した光検
知手段と、前記光源と前記受光面との間に設けた光が通
過する２個の光通過手段を有する遮光板と、前記１つの
光源からの光を前記遮光板の一方の光通過手段を介して
前記受光面上の一点に照射せしめるとともに、同時に他
方の光通過手段を介して前記光源からの光を前記受光面
上の他の一点に照射せしめ、前記マトリックス状に配置
した各光電変換素子のうち光を受光した素子が発する電
気信号により前記受光した素子の位置と受光時刻を検知
するとともに、ある瞬間において、前記受光面上の光が
照射された２点と前記２個の光通過手段とをそれぞれ結
ぶ４本の直線の前記遮光板の前記光源側における交点ま
たは２本の直線間の距離が最短となる位置において該２
本の直線を結ぶ直線上の定位置をもって前記光源の概略
位置とし、前記光源の移動にともない前記受光面の前記
各光電変換素子によって光が検知される時刻の差によっ
て前記光源の移動速度を演算する演算手段とを具備する
ことを第１の特徴とし、１つ１つの光を電気信号に変換
する微小な光電変換素子をマトリックス状に配置して第
１の受光面と第２の受光面とを形成した光検知手段と、
前記光源と前記第１、第２の受光面との間にそれぞれ設
けた光が通過する１個の光通過手段を有する第１、第２
の遮光版と、前記１つの光源からの光を前記第１の遮光
版の光通過手段を介して前記第１の受光面上の一点に照
射せしめるとともに、同時に前記第２の遮光板の光通過
手段を介して前記第２の受光面上の一点に照射せしめ、
前記第１、第２の受光面の光を受光した前記光電変換素
子からの電気信号により前記受光した光電変換素子の位
置と受光時刻を検知するとともに、ある瞬間において、
前記第１の受光面上の受光点と前記第１の遮光板の光通
過手段とを結ぶ第１の直線と前記第２の受光面上の受光
点と前記第２の遮光板の光通過手段とを結ぶ第２の直線
との交点または距離が最も近くなる前記第１、第２の直
線上の位置において該第１及び第２の２本の直線を結ぶ
直線上の定位置をもって前記光源の概略位置とし、前記
光源の移動にともない前記第１、第２の受光面の前記各
光電変換素子によって光が検知される時刻の差によって
前記光源の移動速度を演算する演算手段とを具備するこ
とを第２の特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第１図，第２図，第５図〜第13図に示した
実施例におよび第３図，第４図を用いて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の光源の位置および移動速度の測定装置
の光源からの光を検知する部分の一実施例を示す斜視図
である。光を検知する手段として、光を受光して電気信
号に変換する微小な光電変換素子１が密集してマトリツ
クス状に配置され、全体として受光面２を形成したもの
を用いる。このとき、受光面２上の各光電変換素子１の
位置は、各素子１の中心位置を代表点として、例えば、
マトリツクス状の配置番号によつて表わすことができ
る。次に、１つの点状光源６からの光を受光面２で受光
する場合に、受光面２と光源６との間に遮光板３を設
け、遮断板３に２個のピンホール4,5を設け、それぞれ
のピンホール中心位置をA,B点とする。いま、１つの点
状光源６がO₁の位置からO₂の位置に移動した場合を考え
る。O₁の位置から出た光は、ピンホール4,5を介して受
光面２上の２点P₁,Q₁に照射される。また、O₂の位置か
ら出た光は、ピンホール4,5を介して受光面２上の２点P
₂,Q₂に照射される。O₁からO₂までの光源６の移動経路７
は、同様の原理により受光面２上の２つの経路8,9によ
つて表される。

第２図は第１図の受光面２の一実施例を示す正面図で、
受光面２の上を光源６からの照射光が２つの経路8,9で
通過したときにこれを受光する各光電変換素子１の出力
として得られる電気信号の時間的変化の例を示してあ
る。第２図において、経路8,9によつて光が照射された
ときの受光信号が得られる光電変換素子１をハツチング
を施して示してある。受光した素子１の判別方法は後述
するが、ここではそれがわかつているものとして説明す
る。この場合、各光電変換素子１はたとえ微小であつて
も、ある有限の大きさを有しているので、受光した素子
１を順次連ねても、実際の照射光の経路8,9とは一致し
ないのが普通である。また、一般に光源６は点状光源と
はいってもある有限の大きさを持つており、その照射経
路8,9も厳密な意味での線状ではなく、ある幅を持つた
経路になると考えられ、その場合、ある瞬間では光源６
から照射された光が同時に複数個の光電変換素子１で検
出されることになる。この場合の処理の方法としては、
簡単のため受光面２が平面の場合で説明すると、第４図
に示すように、受光信号が得られた素子１の中心座標を
受光面２に相当するＸ−Ｙ平面にプロツトし、それらの
データ点より最小自乗法等によつて実際の光の照射経路
に近い曲線10の式を得ることができる。さて、このよう
にして定められた照射光の経路から光源６の位置を算出
する方法について第５図によつて説明する。前述の方法
によつて定められた光の照射経路8,9上の同時刻の点を
P,Qとする。P,Qとピンホール4,5の中心A,Bを結ぶ３次元
空間における直線をPA11,QB12,PB13,QA14とするとき、
直線PAとQBの交点または直線PBとQAの交点のいずれか一
方がもとの光源６の位置と考えることができるが、この
２つの交点ができるとき、その一方は遮光板３を境にし
て必らず受光面２側に、他の一方は本来の光源６側にで
きるので、本来の光源６側の点を容易に判別できる。次
に、上記説明では、直線PAとQBまたは直線PBとQAは必ず
交わると考えたが、前述の方法で受光面２上で計測され
た照射光の経路8,9は必ずしも真の経路ではなく、若干
の誤差を持つたものであるので、３次元空間内の直線PA
とQBまたはPBとQAとは必ずしも空間の上のただ一点で交
わるとは限らない。しかしながら、それぞれの２直線間
の距離が非常に近くなると考えられ、そこで、第５図に
おいて、直線PAとQBについて説明すると、直線PAとQBの
距離が最も近くなる直線PAおよびQB上の点０′,0″をと
り、実際の光源６の位置の概略位置を表わす２点を決定
する。さらに実用上は、光源６の位置の計測結果として
ただ一点を用いるためには、例えば、点Ｏ′とＯ″の中
点Ｏを光源位置とすることができる。が対応して求め
られる。これらX,Y,Zの３次元直交座標上の座標値のデ
ータを用いて、例えば、最小自乗法などの方法を適用し
て３次元空間における曲線（光源６が直線運動をしてい
る場合は直線）が得られ、これを光源６の軌跡を表わす
ものと考えることができる。

以上で光源６の位置を求める方法を中心に説明したが、
次に、光源６の移動速度を求める方法について述べる。
光源６の移動速度を求める方法は、受光面２で各光電変
換素子１が光源６からの光を受光した時刻を知ることが
基本となる。第３図は第２図に対応して各光電変換素子
１から出力される電気信号の時間的変化例を示すもの
で、例えばある瞬間に同時に第２図のP₁（マトリツクス
上の配列でＩ＝7,J＝１）とQ₁（マトリツクス上の配列
でＩ＝12,J＝２）に光源６からの光が受光されたとする
と、第３図（ａ），（ｂ）に示すように、Ｉ＝7,J＝１
の素子１と、Ｉ＝12,J＝２の素子１の電気出力として同
時刻にパルス状の信号が立ち上がる（ただし、光源装置
が移動せず、同じ光電変換素子１で連続的に受光されて
いる場合には、電気信号は受光した瞬間にステツプ状に
変化し、その後はそのままの状態を保つ。）。

同様にして他の光電変換素子１で光源６からの光が受光
される都度、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、時間的
ずれをともなつてパルス状の電気信号が出力される。こ
の各光電変換素子１の電気出力信号の時間的変化を計測
することによつて、各素子１が光源６の光を受光した時
刻を知ることができる。

次に、各光電変換素子１が受光した時刻を測定する具体
的な方法について第６図，第７図を用いて説明する。第
６図，第７図は信号処理系統の一実施例を示すブロツク
図で、第６図では、それぞれの光電変換素子１から出力
された電気信号は、必要に応じてそれぞれ増幅器15で増
幅され、また、波形整形器16によつて整形され、アナロ
グ信号−デイジタル信号変換器（A/D変換器）17により
デイジタル信号に変換され、そのデータがメモリ18に記
憶される。このとき、それぞれのA/D変換器17のサンプ
リングの時間間隔は、演算処理部19に内蔵のクロツク信
号20により共通的に与えられ、このサンプリングの時間
間隔によつて、各光電変換素子１からの電気信号に対応
する時刻を知ることができる。なお、第６図の構成にお
いて、A/D変換器17を電気信号がある敷居値レベルより
大か小かを判定する機能を持つたものとし、A/D変換器1
7の出力として、例えば、その敷居値レベル以下の信号
の場合は“0"、以上の場合は“1"の出力が出るようにす
れば、A/D変換器17に続くメモリ18では、電気信号に対
応するデイジタル信号を記憶する代りに“0"か“1"に対
応するデイジタル信号を記憶するだけでよく、１つのデ
ータに対応するメモリ18のビツト数を最小にすることが
でき、メモリ18の大幅な節減、小形化ならびにデータの
書き込みと記憶されたデータの読み出しの大幅な高速化
が可能となる。メモリ18に記憶されたデータは、続いて
演算処理装置19にて順次読み出され、受光した素子１の
マトリツクス上の番地および受光した時刻が判別され、
先に述べた光源位置の算出方法によりその位置と時刻が
演算され、その演算結果として光源１の３次元空間での
位置，軌跡，移動速度などに関する情報が表示装置21に
より表示される。

次に、第７図においては、光電変換素子１からの電気信
号が必要に応じて増幅器15、波形整形器16に導かれるこ
とは第６図の場合と同様であるが、本構成では、演算処
理装置19からの指令により、時々刻々の時刻を表わすデ
イジタルのクロツク信号がクロツク信号発生器22により
発せられ、各光電変換素子１からの電気信号は、素子１
が受光して電気信号が立ち上がつた瞬間にクロツク信号
を参照す機能を有する計時器23を介して受光時刻のみを
メモリ18に記憶する構成としてある。本構成によれば、
メモリ18には光電変換素子１が受光したときのみの時刻
情報が記憶されるので、メモリ18の大幅節減となるだけ
でなく、逆にある程度メモリ18の容量を確保しておけ
ば、比較的長時間にわたる光源６の位置，移動速度等の
軌跡の追跡に有利になる。なお、受光が記憶された素子
１の番地と記憶された時刻を演算処理装置19に読み出し
て演算し、表示装置21に演算結果を表示する方法は、第
６図の場合と同様である。

以上述べた本発明の実施例によれば、空間を移動する光
源６の瞬時瞬時の位置、移動方向および速度を３次元的
に測定することが可能となる。

なお、上記した実施例においては、１つの受光面２に対
する遮光板３上に２つのピンホール4,5を持つものを示
したが、次に、本発明の主旨を損なうことがない他の実
施例について説明する。第８図は本発明の他の実施例を
示す第１図に相当する斜視図で、第８図においては、受
光面として最少限第１と第２の２つの受光面２′,2″を
設け、遮光板３′,3″上にそれぞれの受光面２′,2″に
対応させたただ１個のピンホール４と５を設け、光源６
の位置、移動速度を測定するようにしてある。この場
合、受光面２′と２″の相対位置関係があらかじめ正確
にわかつていることが必要である。また、遮光板３′と
３″は同一のものであつても、別々のものであつてもよ
いが、１つの点光源からの光がピンホール４を介して受
光面２′のみに、また、ピンホール５を介して受光面
２″のみに照射されるように配置することが必要であ
る。なお、各受光面２′,2″上には光源６からの光の照
射経路がただ１本だけ描かれるため、それぞれの受光点
とピンホール4,5とを結ぶ２直線の交点または２直線の
距離が最も近い２点を算出する上で有利である。また、
第１図および第８図に示した本発明の実施例では、ピン
ホール4,5の数を全体で２個に限定して示したが、３個
以上でもよい。しかし、その場合、受光面２（または
２′と２″）上に描かれる１つの光源６からの光の照射
経路の数が３本以上となり、それを用いて光源１の位置
および移動速度を算出する方法が２個の場合よりもかな
り繁雑になる。

また、以上述べた実施例では、例えば、第４図の説明で
述べたように、受光面２が平面状の場合としたが、これ
は平面に限るものではなく、曲面状であつてもよい。こ
の場合、第９図（ａ），（ｂ）からわかるように、受光
面２の全体の面積が同じであつても、曲面状の場合は、
光源６の位置および移動速度の測定可能範囲が斜線を引
いてある光源位置、移動測度可能の比較からわかるよう
に広くなるという利点がある〔第９図（ａ）は平面の場
合、同図（ｂ）は曲面の場合〕。ただし、曲面の形状
は、３次元的となるため、光源６からの光が照射された
受光面２上の経路から光源６の位置および移動速度を演
算する方法が、受光面２が平面の場合よりも複雑にな
る。

また、以上の実施例においては、遮光板３（または
３′,3″）上に単なるピンホール4,5を設けたものにつ
いて説明したが、光源６の大きさによつては、必ずしも
点状光源となり難いものがあることから、受光面２（ま
たは２′,2″）に照射される光源６の像をできるだけ小
さく絞り込むため、ピンホールの代りに可変の絞りまた
は焦点距離調節可能なレンズ系を用いるようにしてもよ
い。

さらに、以上述べた実施例においては、受光面２（また
は２′,2″）に直接光電変換素子１を設置するものとし
て説明したが、光電変換素子１の前に光フアイバを設置
して、集合した光フアイバの端面を受光面２（または
２′,2″）としてもよい。

以下、受光面を光フアイバで形成する他の実施例につい
て図面によつて説明する。第10図は受光面を形成する光
フアイババンドルの一実施例を示す斜視図で、第10図で
は集合された光フアイバの一方の端面を受光面２として
形成してあり、第11図は第10図（ａ）の光フアイバの集
合体の一区画24を取り出して拡大して示したもので、本
例では、光フアイバの一区画24はさらに非常に細い素線
25の集合体で形成してあり、光フアイバの一区画24の一
方の端面が受光面２の一部を形成しており、他方の端部
には１個の光電変換素子１が結合してある。ここで、第
11図の例では、光フアイバ集合体（バンドル）の一区画
の断面形状が正方形（矩形を含む）となつているが、こ
れを第10図（ｂ）に示すように断面が円形の１区画26と
なつている光フアイババンドルであつてもよい。また、
第11図に示したように、光フアイババンドルの一区画24
は、さらに光フアイバ素線25の集合体で形成されている
が、光フアイババンドルの一区画24自体が単一の光フア
イバ素線で形成されていてもよい。

また、光フアイババンドルの一区画24と光電変換素子１
とを結合するのに、第12図に示すように、光フアイババ
ンドルの一区画24の中に密集した光フアイバ素線25の集
合体を後方で２系統に分けて、それぞれ第１の光電変換
素子１′と第２の光電変換素子１″に結合するようにし
てもよい。この場合、第1,第２の光電変換素子１′,1″
への光フアイバ素線25の分け方は、光フアイババンドル
の一区画24の受光面２に配置された光フアイバ素線25の
それぞれをできるだけランダムに２つに分けたものとす
ることが望ましい。

ところで、第12図に示すように、光フアイババンドルの
一区画24に対して２個の光電変換素子１′,1″を設ける
と、別の有利な効果を発揮させることができる。これを
第13図を用いて説明する。第13図は本発明の他の信号処
理系統の一実施例を示すブロツク図である。第13図にお
いては、簡単のため光フアイババンドルの一区画24が
縦，横３列ずつ合計９つある場合を例にとり、光電変換
素子１′,1″から得られる電気信号の処理形態を模式的
に示してある。それぞれの区画24の光フアイバの一方の
端部にはそれぞれ第1,第２の光電変換素子１′,1″が結
合してあり、ここでそれぞれの区画24の位置の表示をマ
トリツクスの表示にならつてA_IJ（Ｉ＝１〜３行方向、
Ｊ＝１〜３列方向）と表示することにする。次に、Ｉ＝
１の行にある各区画のそれぞれ第１の光電変換素子１′
の２本のリード線を並列的に結合して、それを信号検知
部27に接続する。同様にＩ＝2,I＝３の行にある各区画
のそれぞれ第１の光電変換素子１′の２本のリード線も
並列接続してそれぞれ別の信号検知部28,29に接続す
る。一方、これと全く同様にしてそれぞれＩ＝１〜３の
列にある各区画の第２の光電変換素子１″を信号検知部
30,31,32に接続する。かくして、例えば、Ｉ＝２の行に
ある３つの区画のどれか１つの区画が光源６からの光を
受光しても、信号検知部28には電気信号の変化（立ち上
がり）が検知され、一方、例えば、Ｊ＝３の列にある３
つの区画のどれか１つの区画が光源６からの光を受光し
ても、信号検知部32には電気信号の変化（立ち上がり）
が検知されることになる。すなわち、例えば、Ｉ＝2,J
＝３の区画において、光源６からの光を受光した場合、
直ちに信号検知部28と32で電気信号が変化し、受光した
区画の番地がA₂₃であることを知ることができる。この
ようにして知られた受光した区画のＩとＪの番地を図示
しない別の記憶部に記憶し、かつ、その記憶された時刻
も合わせて記憶するとともに、それらを光源６の移動
（あるいは時間の経過）にともない時々刻々記憶するよ
うにすれば、それぞれの光電変換素子に１個ずつ対応し
たメモリを設置することなく、非常に簡便、かつ、迅速
に光源６の位置および移動速度を測定することが可能と
なる。

なお、測定対象としては、もつぱら光源という言葉で表
現したが、明るい光を発するものだけの概念に限らず、
空間的に比較的一様な明るさまたは暗さの中で明度的に
明らかに区別できる空間内のほぼ点状の物体であればよ
く、これに合致するものとしては、光を自ら発するいわ
ゆる通常の光源、蛍光体さらには一様な光の中で光を反
射する物体、一様な明るさの中で自ら光を発することも
反射することもないいわゆる暗点であつてもよい。

また、上記した各実施例では、空間を移動する光源の瞬
時瞬時の位置および移動方向、速度を３次元的に測定す
ることについて説明したが、逆に空間に固定された光源
を上記した装置を搭載した物体、機器が観測しながら移
動するとき、この物体、機器の瞬時瞬時の位置および移
動方向、速度を知ることも可能であり、さらに、光源と
これを観測する物体または機器の両方が相対的に運動す
る場合でも両者の相対位置および相対移動方向、速度を
知ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、観測者に対して
移動する対象物体あるいは空間的に固定された対象物体
に対する観測者の移動状態さらには対象物体と観測者の
両方が移動する場合の両者の相対位置と速度の両方を光
源を用いて知ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光源の位置および移動速度の測定装置
の光源からの光を検知する部分の一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図の受光面の一実施例を示す正面図、
第３図は第２図に対応して各光電変換素子から出力され
る電気信号の時間的変化例を示す図、第４図は第２図の
受光面のＸ−Ｙ平面上の受光点を表わす図、第５図は受
光点と光源の位置関係を表わす図、第６図，第７図はそ
れぞれ本発明の装置を信号処理系統の一実施例を示すブ
ロツク図、第８図は本発明の他の実施例を示す第１図に
相当する斜視図、第９図は受光面形状に関する第２図と
その他の実施例に関する側面図、第10図は本発明のさら
に他の実施例における光フアイババンドルの一実施例を
示す斜視図、第11図，第12図はそれぞれ第10図の一部分
の一実施例を示す拡大斜視図、第13図は第12図における
信号処理系の一実施例を示すブロツク図である。１……光電変換素子、２……受光面、３……遮光板、4,
5……ピンホール、６……光源、15……増幅器、16……
波形整形器、17……A/D変換器、18……メモリ、19……
演算処理部、20……クロツク信号、21……表示装置、22
……クロツク信号発生器、23……計時器、24,26……一
区画、25……光フアイバ素線、27〜32……信号検知部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光の位置を検知する装置におい
て、１つ１つの光を電気信号に変換する微小な光電変換
素子をマトリックス状に配置して受光面を形成した光検
知手段と、前記光源と前記受光面との間に設けた光が通
過する２個の光通過手段を有する遮光板と、前記１つの
光源からの光を前記遮光板の一方の光通過手段を介して
前記受光面上の一点に照射せしめるとともに、同時に他
方の光通過手段を介して前記光源からの光を前記受光面
上の他の一点に照射せしめ、前記マトリックス状に配置
した各光電変換素子のうち光を受光した素子が発する電
気信号により前記受光した素子の位置と受光時刻を検知
するとともに、ある瞬間において、前記受光面上の光が
照射された２点と前記２個の光通過手段とをそれぞれ結
ぶ４本の直線の前記遮光板の前記光源側における交点ま
たは２本の直線間の距離が最短となる位置において該２
本の直線を結ぶ直線上の定位置をもって前記光源の概略
位置とし、前記光源の移動にともない前記受光面の前記
各光電変換素子によって光が検知される時刻の差によっ
て前記光源の移動速度を演算する演算手段とを具備する
ことを特徴とする光源の位置および移動速度の測定装
置。
【請求項２】前記光通過手段はピンホールである特許請
求の範囲第１項記載の光源の位置および移動速度の測定
装置。
【請求項３】前記光通過手段は、光の絞り位置、集光レ
ンズあるいはその両方を備えたものである特許請求の範
囲第１項記載の光源の位置および移動速度の測定装置。
【請求項４】前記演算手段は、前記各光電変換素子から
のアナログ電気信号をそれぞれ増幅、整形する増幅整形
手段と、該各増幅整形手段の出力をそれぞれデジタル信
号に変換するA/D変換器と、前記各デジタル信号を記憶
する記憶手段と、前記各A/D変換器のサンプリング時間
間隔を共通に設定するとともに、前記各記憶手段に記憶
された前記デジタル信号を処理して前記光源の位置と移
動速度を演算する演算処理部とよりなり、その結果を表
示装置に表示する構成としてある特許請求の範囲第１項
または第２項または第３記載の光源の位置および移動速
度の測定装置。
【請求項５】前記演算手段は、前記各光電変換素子から
のアナログ電気信号をそれぞれ増幅、整形する増幅整形
手段と、時々刻々の時刻を表わすデジタルクロック信号
を発生するクロック信号発生器と、前記各光電変換素子
が受光したときの電気信号の立上り瞬時に前記クロック
信号を参照して受光時刻と番地のみをそれぞれ前記記憶
手段に記憶させる計時器と、前記各記憶手段に記憶され
た時刻と前記各光電変換素子の番地とから前記光源の位
置と移動速度を演算する演算処理部とよりなり、その結
果を表示装置に表示する構成としてある特許請求の範囲
第１項または第２項または第３項記載の光源の位置およ
び移動速度の測定装置。
【請求項６】前記受光面は、一端がそれぞれ１個の前記
光電変換素子または対となる２個の光電変換素子に結合
され他端が前記受光面の一部を形成するそれぞれ光ファ
イバを密集させたバンドル光ファイバの集合により形成
してある特許請求の範囲第１項または第２項または第３
項または第４項または第５項記載の光源の位置および移
動速度の測定装置。
【請求項７】前記各バンドル光ファイバの一端が対とな
る２個の光電変換素子の結合されたものは、マトリツク
ス状の行と列に配置された対となる２個の光電変換素子
の第１の光電変換素子の電気信号は位置情報の行を判定
する信号検知器に接続され、第２の光電変換素子の電気
信号は位置情報の列を判定する信号検知器に接続され、
前記行と列の情報とその発生時刻を前記記憶手段に記憶
する構成としてある特許請求の範囲第６項記載の光源の
位置および移動速度の測定装置。
【請求項８】光源からの光を検知する装置において、１
つ１つの光を電気信号に変換する微小な光電変換素子を
マトリックス状に配置して第１の受光面と第２の受光面
とを形成した光検知手段と、前記光源と前記第１、第２
の受光面との間にそれぞれ設けた光が通過する１個の光
通過手段を有する第１、第２の遮光版と、前記１つの光
源からの光を前記第１の遮光版の光通過手段を介して前
記第１の受光面上の一点に照射せしめるとともに、同時
に前記第２の遮光板の光通過手段を介して前記第２の受
光面上の一点に照射せしめ、前記第１、第２の受光面の
光を受光した前記光電変換素子からの電気信号により前
記受光した光電変換素子の位置と受光時刻を検知すると
ともに、ある瞬間において、前記第１の受光面上の受光
点と前記第１の遮光板の光通過手段とを結ぶ第１の直線
と前記第２の受光面上の受光点と前記第２の遮光板の光
通過手段とを結ぶ第２の直線との交点または距離が最も
近くなる前記第１、第２の直線上の位置において該第１
及び第２の２本の直線を結ぶ直線上の定位置をもって前
記光源の概略位置とし、前記光源の移動にともない前記
第１、第２の受光面の前記各光電変換素子によって光が
検知される時刻の差によって前記光源の移動速度を演算
する演算手段とを具備することを特徴とする光源の位置
および移動速度の測定装置。