JP2003202213A - 姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置 - Google Patents
姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置Info
- Publication number
- JP2003202213A JP2003202213A JP2002302000A JP2002302000A JP2003202213A JP 2003202213 A JP2003202213 A JP 2003202213A JP 2002302000 A JP2002302000 A JP 2002302000A JP 2002302000 A JP2002302000 A JP 2002302000A JP 2003202213 A JP2003202213 A JP 2003202213A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- side object
- sensor
- spot
- measurement
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、構成の小型化、簡素化を図
ることのできる姿勢検出センサを提供することにある。 【解決手段】 測定側物体18の参照側物体20に対す
る相対的なギャップh及び傾きαを検出する姿勢検出セ
ンサであって、該物体の何れかに設けられ、或いは該物
体の何れかであり、該ギャップhに応じたサイズ及び該
傾きαに応じた形状を有するスポットを検出手段14に
形成する発散光26を出射する発散光源12と、該二物
体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかであり、
該発散光源12からの発散光26を受光しそのスポット
のサイズ及び形状を検出する検出手段14と、該検出手
段14で得たスポットのサイズ及び形状より該ギャップ
h及び傾きαを求める姿勢演算手段16と、を備えたこ
とを特徴とする姿勢検出センサ10。
ることのできる姿勢検出センサを提供することにある。 【解決手段】 測定側物体18の参照側物体20に対す
る相対的なギャップh及び傾きαを検出する姿勢検出セ
ンサであって、該物体の何れかに設けられ、或いは該物
体の何れかであり、該ギャップhに応じたサイズ及び該
傾きαに応じた形状を有するスポットを検出手段14に
形成する発散光26を出射する発散光源12と、該二物
体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかであり、
該発散光源12からの発散光26を受光しそのスポット
のサイズ及び形状を検出する検出手段14と、該検出手
段14で得たスポットのサイズ及び形状より該ギャップ
h及び傾きαを求める姿勢演算手段16と、を備えたこ
とを特徴とする姿勢検出センサ10。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は姿勢検出センサ、加
速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置、特にそ
の検出原理の改良に関する。
速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置、特にそ
の検出原理の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、相対運動する2つの物体につ
いては、測定側物体(一方の物体)の参照側物体(他方
の物体)に対する相対的なギャップ及び傾きの検出が行
われている。前記ギャップ及び傾きを検出するために、
通常は光学センサをXYZ軸方向に、それぞれ設けてい
た。
いては、測定側物体(一方の物体)の参照側物体(他方
の物体)に対する相対的なギャップ及び傾きの検出が行
われている。前記ギャップ及び傾きを検出するために、
通常は光学センサをXYZ軸方向に、それぞれ設けてい
た。
【0003】前記各軸方向の光学センサは、測定光とし
て細い平行光を用い、対応する軸方向の位置情報を得る
ことにより、測定側物体の参照側物体に対する相対的な
ギャップ及び傾きを検出することができる。前述のよう
な光学センサを、例えばタッチプローブに設けると、該
タッチプローブによる倣い測定中に障害物がプローブの
どこに接触したかを検出する、タッチセンサとして用い
ることができる。
て細い平行光を用い、対応する軸方向の位置情報を得る
ことにより、測定側物体の参照側物体に対する相対的な
ギャップ及び傾きを検出することができる。前述のよう
な光学センサを、例えばタッチプローブに設けると、該
タッチプローブによる倣い測定中に障害物がプローブの
どこに接触したかを検出する、タッチセンサとして用い
ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ギ
ャップ及び傾きの検出のために、前述のような光学セン
サをXYZ軸方向に、それぞれ設けていたのでは、セン
サの構成が複雑化、大型化してしまう。これにより広い
スペースが必要となってしまう。これらの点は改善の余
地が残されていたものの、従来は、これを解決すること
のできる適切な技術が存在しなかった。
ャップ及び傾きの検出のために、前述のような光学セン
サをXYZ軸方向に、それぞれ設けていたのでは、セン
サの構成が複雑化、大型化してしまう。これにより広い
スペースが必要となってしまう。これらの点は改善の余
地が残されていたものの、従来は、これを解決すること
のできる適切な技術が存在しなかった。
【0005】特に前記ギャップ及び傾きの検出を行うこ
とのできる姿勢検出センサは、移動体の移動経路を計測
する分野における加速度センサとしての応用が期待され
ており、該移動経路の計測装置の携帯性を図る点から
も、小型で且つ簡素な構成の姿勢検出センサの開発は急
務であった。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は構成の小型化、簡素化を図る
ことのできる姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを
用いた移動経路計測装置を提供することにある。
とのできる姿勢検出センサは、移動体の移動経路を計測
する分野における加速度センサとしての応用が期待され
ており、該移動経路の計測装置の携帯性を図る点から
も、小型で且つ簡素な構成の姿勢検出センサの開発は急
務であった。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は構成の小型化、簡素化を図る
ことのできる姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを
用いた移動経路計測装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者が前記課題につ
いて鋭意検討を重ねた結果、前記ギャップ及び傾きの検
出を行う姿勢検出センサの小型化、簡素化のためには、
測定光として、従来において一般的な細い平行光を用い
るのではなく、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応じ
た形状を有するスポットを形成する発散光を用い、しか
も前記スポットのサイズ及び形状を検出することのでき
る光スポットセンサを用いることが重要であるとの知見
に至った。
いて鋭意検討を重ねた結果、前記ギャップ及び傾きの検
出を行う姿勢検出センサの小型化、簡素化のためには、
測定光として、従来において一般的な細い平行光を用い
るのではなく、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応じ
た形状を有するスポットを形成する発散光を用い、しか
も前記スポットのサイズ及び形状を検出することのでき
る光スポットセンサを用いることが重要であるとの知見
に至った。
【0007】すなわち、前記発散光を用いると、測定側
物体の参照側物体に対する相対的なギャップの変化によ
り、検出手段に形成される真円状のスポットのサイズ
(直径)が変る。傾きの変化により、検出手段に形成さ
れるスポットの形状が真円より楕円に変る。このため、
前記スポットのサイズ及び形状を検出することのできる
光スポットセンサを用いることにより、一のセンサでギ
ャップ及び傾きを検出することができることを見出し、
本発明を完成するに至った。
物体の参照側物体に対する相対的なギャップの変化によ
り、検出手段に形成される真円状のスポットのサイズ
(直径)が変る。傾きの変化により、検出手段に形成さ
れるスポットの形状が真円より楕円に変る。このため、
前記スポットのサイズ及び形状を検出することのできる
光スポットセンサを用いることにより、一のセンサでギ
ャップ及び傾きを検出することができることを見出し、
本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、前記目的を達成するために本発
明にかかる姿勢検出センサは、光源と、検出手段と、を
備える。前記光源は、前記測定側物体及び前記参照側物
体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかであり、
前記ギャップに応じたサイズ及び前記傾きに応じた形状
を有するスポットを前記検出手段に対し形成する発散光
を出射する発散光源である。前記検出手段は、前記測定
側物体及び前記参照側物体の何れかに設けられ、或いは
該物体の何れかであり、前記光源からの発散光を受光
し、そのスポットのサイズ及び形状を検出する。また演
算手段を備えたことを特徴とする。ここで、前記演算手
段は、前記検出手段で得たスポットのサイズ及び形状よ
り、前記測定側物体の前記参照側物体に対する相対的な
ギャップh及び傾きαを求める。
明にかかる姿勢検出センサは、光源と、検出手段と、を
備える。前記光源は、前記測定側物体及び前記参照側物
体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかであり、
前記ギャップに応じたサイズ及び前記傾きに応じた形状
を有するスポットを前記検出手段に対し形成する発散光
を出射する発散光源である。前記検出手段は、前記測定
側物体及び前記参照側物体の何れかに設けられ、或いは
該物体の何れかであり、前記光源からの発散光を受光
し、そのスポットのサイズ及び形状を検出する。また演
算手段を備えたことを特徴とする。ここで、前記演算手
段は、前記検出手段で得たスポットのサイズ及び形状よ
り、前記測定側物体の前記参照側物体に対する相対的な
ギャップh及び傾きαを求める。
【0009】ここにいうスポットとは、ギャップの変化
により検出手段に形成される真円状のスポットの直径が
変わり、傾きの変化により検出手段に形成されるスポッ
トの形状が、例えば傾きのない状態では真円、傾きが生
じると楕円に変わり、その傾きの大きさにより楕円の長
軸の長さないし短軸の長さが変る、光スポット或いは影
スポット等を含めていう。ここにいう傾きとは、傾きの
大きさ及び方向を含めていう。
により検出手段に形成される真円状のスポットの直径が
変わり、傾きの変化により検出手段に形成されるスポッ
トの形状が、例えば傾きのない状態では真円、傾きが生
じると楕円に変わり、その傾きの大きさにより楕円の長
軸の長さないし短軸の長さが変る、光スポット或いは影
スポット等を含めていう。ここにいう傾きとは、傾きの
大きさ及び方向を含めていう。
【0010】またここにいう前記測定側物体及び前記参
照側物体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかと
は、例えば光源及び検出手段を参照側物体に設け、且つ
光源からの発散光を反射し検出手段に入射させる反射面
を参照側物体として用いること、光源を、測定側又は参
照側の物体に設け或いは該測定側又は参照側の物体とし
て用い、且つ検出手段を、他方の物体に設け或いは他方
の物体として用いること等を含めていう。
照側物体の何れかに設けられ、或いは該物体の何れかと
は、例えば光源及び検出手段を参照側物体に設け、且つ
光源からの発散光を反射し検出手段に入射させる反射面
を参照側物体として用いること、光源を、測定側又は参
照側の物体に設け或いは該測定側又は参照側の物体とし
て用い、且つ検出手段を、他方の物体に設け或いは他方
の物体として用いること等を含めていう。
【0011】なお、本発明において、前記ギャップh
は、下記数3で表せることが好適である。
は、下記数3で表せることが好適である。
【数3】h=d/(2tanθ)
ただし、dは前記検出手段で得たスポットのサイズ(直
径) θは予め得ておいた前記光源の発散角
径) θは予め得ておいた前記光源の発散角
【0012】また、本発明において、前記傾きαは、下
記数4で表せることが好適である。
記数4で表せることが好適である。
【数4】α=tan-1√((β−1)/(1+βtan
2θ)) ただし、βは前記検出手段で得たスポットの短軸と長軸
の長さの比
2θ)) ただし、βは前記検出手段で得たスポットの短軸と長軸
の長さの比
【0013】さらに本発明においては、前記検出手段
に、一般的なCCD等に比較し電気的なクロストークを
回避することができる点、基板の汎用性等に優れたアモ
ルファスシリコンを用いることが好適である。
に、一般的なCCD等に比較し電気的なクロストークを
回避することができる点、基板の汎用性等に優れたアモ
ルファスシリコンを用いることが好適である。
【0014】また前記目的を達成するために本発明にか
かる加速度センサは、前記姿勢検出センサにおいて、前
記測定側物体が前記参照側物体に対し弾性支持され、該
測定側物体及び該参照側物体に加速度が印加されると、
その方向及び大きさに応じて該測定側物体が該参照側物
体に対し三次元的に変位する。前記検出手段は、前記測
定側物体の前記参照側物体に対する移動方向及び移動量
に応じて変化するスポットのサイズ、形状ないし位置の
少なくとも何れかの変化を検出する。前記姿勢演算手段
は、前記検出手段により検出されたスポットの変化に基
づく前記測定側物体の前記参照側物体に対する三次元的
なギャップないし傾きの変化より、該測定側物体の該参
照側物体に対する三次元的な移動方向及び移動量を求め
る。また加速度情報取得手段を備えたことを特徴とす
る。ここで、前記加速度情報取得手段は、前記姿勢演算
手段により求められた移動方向及び移動量の情報に基づ
いて、前記測定側物体及び前記参照側物体に印加された
加速度の三次元的な方向及び大きさの情報を含む加速度
データを得る。ここにいう三次元的なギャップ及び傾き
の変化とは、前記測定側物体の前記参照側物体に対する
三次元的な変位をいう。
かる加速度センサは、前記姿勢検出センサにおいて、前
記測定側物体が前記参照側物体に対し弾性支持され、該
測定側物体及び該参照側物体に加速度が印加されると、
その方向及び大きさに応じて該測定側物体が該参照側物
体に対し三次元的に変位する。前記検出手段は、前記測
定側物体の前記参照側物体に対する移動方向及び移動量
に応じて変化するスポットのサイズ、形状ないし位置の
少なくとも何れかの変化を検出する。前記姿勢演算手段
は、前記検出手段により検出されたスポットの変化に基
づく前記測定側物体の前記参照側物体に対する三次元的
なギャップないし傾きの変化より、該測定側物体の該参
照側物体に対する三次元的な移動方向及び移動量を求め
る。また加速度情報取得手段を備えたことを特徴とす
る。ここで、前記加速度情報取得手段は、前記姿勢演算
手段により求められた移動方向及び移動量の情報に基づ
いて、前記測定側物体及び前記参照側物体に印加された
加速度の三次元的な方向及び大きさの情報を含む加速度
データを得る。ここにいう三次元的なギャップ及び傾き
の変化とは、前記測定側物体の前記参照側物体に対する
三次元的な変位をいう。
【0015】また前記目的を達成するために本発明にか
かる移動経路計測装置は、前記加速度センサにおいて、
移動経路の計測対象となる移動体と共に移動し、該移動
体に印加された加速度データを時系列的に得る。また位
置情報取得手段と、経路記憶手段と、指示手段と、を備
えたことを特徴とする。ここで、前記位置情報取得手段
は、前記加速度情報取得手段よりの加速度データに基づ
いて、前記移動体の三次元的な位置情報を時系列的に得
る。また前記経路記憶手段は、前記位置情報取得手段に
より得られた移動体の三次元的な位置情報を時系列的に
記憶する。前記指示手段は、前記経路記憶手段に記憶さ
れた移動体の時系列的な位置情報に基づいて、該移動体
の三次元的な移動方向及び移動距離を指示する。ここに
いう指示とは、例えばディスプレイに表示する、プリン
タに出力すること等を含めていう。
かる移動経路計測装置は、前記加速度センサにおいて、
移動経路の計測対象となる移動体と共に移動し、該移動
体に印加された加速度データを時系列的に得る。また位
置情報取得手段と、経路記憶手段と、指示手段と、を備
えたことを特徴とする。ここで、前記位置情報取得手段
は、前記加速度情報取得手段よりの加速度データに基づ
いて、前記移動体の三次元的な位置情報を時系列的に得
る。また前記経路記憶手段は、前記位置情報取得手段に
より得られた移動体の三次元的な位置情報を時系列的に
記憶する。前記指示手段は、前記経路記憶手段に記憶さ
れた移動体の時系列的な位置情報に基づいて、該移動体
の三次元的な移動方向及び移動距離を指示する。ここに
いう指示とは、例えばディスプレイに表示する、プリン
タに出力すること等を含めていう。
【0016】なお、本発明においては、前記加速度情報
取得手段よりの加速度データを時系列的に記憶する加速
度記憶手段を備える。前記位置情報取得手段は、前記加
速度記憶手段に記憶された加速度データに基づいて、前
記移動体の三次元的な位置情報を時系列的に得ることが
好適である。
取得手段よりの加速度データを時系列的に記憶する加速
度記憶手段を備える。前記位置情報取得手段は、前記加
速度記憶手段に記憶された加速度データに基づいて、前
記移動体の三次元的な位置情報を時系列的に得ることが
好適である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の好適
な一実施形態について説明する。第一実施形態 図1には本発明の第一実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、姿
勢検出センサをタッチプローブのタッチセンサとして用
い、該姿勢検出センサの光源を参照側物体に、その検出
手段を測定側物体に、それぞれ設けた例について説明す
る。
な一実施形態について説明する。第一実施形態 図1には本発明の第一実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、姿
勢検出センサをタッチプローブのタッチセンサとして用
い、該姿勢検出センサの光源を参照側物体に、その検出
手段を測定側物体に、それぞれ設けた例について説明す
る。
【0018】同図に示す姿勢検出センサ10は、発散光
源12と、光スポットセンサ(検出手段)14と、コン
ピュータ(検出手段,姿勢演算手段)16を備え、測定
側物体18の参照側物体20に対する相対的なギャップ
及び傾きを検出する。前記発散光源12は、参照側物体
20の下面に設けられている。前記光スポットセンサ1
4は、測定側物体18の上面に、発散光源12に対向配
置されている。前記測定側物体18の下面にタッチプロ
ーブ22の上部が設けられており、測定側物体18は、
参照側物体20に対し相対的なギャップ及び傾きが変る
ように構成されている。前記光スポットセンサ14とコ
ンピュータ16の間は、信号線24で接続されている。
源12と、光スポットセンサ(検出手段)14と、コン
ピュータ(検出手段,姿勢演算手段)16を備え、測定
側物体18の参照側物体20に対する相対的なギャップ
及び傾きを検出する。前記発散光源12は、参照側物体
20の下面に設けられている。前記光スポットセンサ1
4は、測定側物体18の上面に、発散光源12に対向配
置されている。前記測定側物体18の下面にタッチプロ
ーブ22の上部が設けられており、測定側物体18は、
参照側物体20に対し相対的なギャップ及び傾きが変る
ように構成されている。前記光スポットセンサ14とコ
ンピュータ16の間は、信号線24で接続されている。
【0019】そして、前記発散光源12は、光スポット
センサ14に対し光スポットを形成する発散光26を発
散角θで出射する。光スポットは参照側物体20と測定
側物体18間のギャップに応じた直径(サイズ)、その
傾きに応じた形状を有する。前記光スポットセンサ14
は、例えばアモルファス太陽電池を加工した、アモルフ
ァスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりなり、
受光素子がxy方向にいっぱい並んでいる。光スポット
センサ14は、発散光源12からの発散光26を、前記
ギャップに応じた大きさ及び前記傾きに応じた形状を有
する光スポットとして受光し、この光スポットの二次元
位置の検出を行う。光スポットセンサ14は、受光した
光スポットの二次元位置情報を、信号線24を介してコ
ンピュータ16に出力する。
センサ14に対し光スポットを形成する発散光26を発
散角θで出射する。光スポットは参照側物体20と測定
側物体18間のギャップに応じた直径(サイズ)、その
傾きに応じた形状を有する。前記光スポットセンサ14
は、例えばアモルファス太陽電池を加工した、アモルフ
ァスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりなり、
受光素子がxy方向にいっぱい並んでいる。光スポット
センサ14は、発散光源12からの発散光26を、前記
ギャップに応じた大きさ及び前記傾きに応じた形状を有
する光スポットとして受光し、この光スポットの二次元
位置の検出を行う。光スポットセンサ14は、受光した
光スポットの二次元位置情報を、信号線24を介してコ
ンピュータ16に出力する。
【0020】前記コンピュータ16は、例えば三角関数
の計算が行える処理回路、例えばCPU等の演算手段
(姿勢演算手段)28と、記憶手段30を備える。前記
演算手段28は、前記光スポットセンサ14で得た光ス
ポットの二次元位置情報より、光スポットのサイズ及び
形状情報を得る。
の計算が行える処理回路、例えばCPU等の演算手段
(姿勢演算手段)28と、記憶手段30を備える。前記
演算手段28は、前記光スポットセンサ14で得た光ス
ポットの二次元位置情報より、光スポットのサイズ及び
形状情報を得る。
【0021】前記記憶手段30は、発散角情報記憶部3
2と、姿勢演算情報記憶部34を備える。前記発散角情
報記憶部32は、発散光源12の種類毎に予め得ておい
た発散光源12の発散角θの情報を記憶している。
2と、姿勢演算情報記憶部34を備える。前記発散角情
報記憶部32は、発散光源12の種類毎に予め得ておい
た発散光源12の発散角θの情報を記憶している。
【0022】前記姿勢演算情報記憶部34は、光スポッ
トセンサ14からの光スポットの二次元位置情報より得
た光スポットの直径、及び発散角情報記憶部32に予め
得ておいた、発散光源12の発散角θより、測定側物体
18の参照側物体20に対する相対的なギャップhを求
めるための下記数5に関する情報を記憶している。
トセンサ14からの光スポットの二次元位置情報より得
た光スポットの直径、及び発散角情報記憶部32に予め
得ておいた、発散光源12の発散角θより、測定側物体
18の参照側物体20に対する相対的なギャップhを求
めるための下記数5に関する情報を記憶している。
【数5】h=d/(2tanθ)
【0023】またこの姿勢演算情報記憶部34は、光ス
ポットセンサ14からの光スポットの二次元位置情報よ
り得た楕円の光スポットの短軸と長軸の長さの比βよ
り、測定側物体18の参照側物体20に対する相対的な
傾きαを求めるための下記数6に関する情報を記憶して
いる。例えば、簡単な三角関数の計算により、角度αだ
け傾いたときの正接は、下記数6で示される。
ポットセンサ14からの光スポットの二次元位置情報よ
り得た楕円の光スポットの短軸と長軸の長さの比βよ
り、測定側物体18の参照側物体20に対する相対的な
傾きαを求めるための下記数6に関する情報を記憶して
いる。例えば、簡単な三角関数の計算により、角度αだ
け傾いたときの正接は、下記数6で示される。
【数6】tanα=√((β−1)/(1+βtan2θ))
となる。
となる。
【0024】したがって、傾きαは下記数7で示され
る。
る。
【数7】
α=tan-1√((β−1)/(1+βtan2θ))
そして、演算手段28は、光スポットセンサ14で得た
光スポットのサイズ及び形状情報を前記数5ないし数7
に代入することにより、測定側物体18の参照側物体2
0に対する相対的なギャップh及び傾きαを求める。
光スポットのサイズ及び形状情報を前記数5ないし数7
に代入することにより、測定側物体18の参照側物体2
0に対する相対的なギャップh及び傾きαを求める。
【0025】本実施形態にかかる姿勢検出センサ10は
概略以上のように構成され、以下にその作用について説
明する。前述のように本実施形態にかかる姿勢検出セン
サ10を構成することにより、例えば倣い測定中にタッ
チプローブ22が障害物36,38に衝突すると、測定
側物体18の参照側物体20に対する相対的なギャップ
hないし傾きαが変わる。このギャップh及び傾きα
は、光スポットセンサ14で得た光スポットの二次元位
置情報より、そのサイズ及び形状情報をコンピュータ1
6により求めることにより得ることができる。したがっ
て、本実施形態では、ギャップhないし傾きαの例えば
変化の有無等から、倣い測定中にタッチプローブ22が
障害物36,38に衝突したか否かを検出することがで
きる。
概略以上のように構成され、以下にその作用について説
明する。前述のように本実施形態にかかる姿勢検出セン
サ10を構成することにより、例えば倣い測定中にタッ
チプローブ22が障害物36,38に衝突すると、測定
側物体18の参照側物体20に対する相対的なギャップ
hないし傾きαが変わる。このギャップh及び傾きα
は、光スポットセンサ14で得た光スポットの二次元位
置情報より、そのサイズ及び形状情報をコンピュータ1
6により求めることにより得ることができる。したがっ
て、本実施形態では、ギャップhないし傾きαの例えば
変化の有無等から、倣い測定中にタッチプローブ22が
障害物36,38に衝突したか否かを検出することがで
きる。
【0026】ここで、測定側物体18の参照側物体20
に対するギャップ及び傾きを検出するために、従来方
法、つまり測定光として細い平行光を用いた光学センサ
をXYZ軸方向に、それぞれ設けていたのでは、構成が
複雑化、大型化してしまう。そこで、本発明において特
徴的なことは、前記立体的な姿勢の検出を小型、簡素な
構成で行うため、測定光として、検出手段に、ギャップ
に応じたサイズ及び傾きに応じた形状を有する光スポッ
トを形成する発散光を用い、しかも前記光スポットのサ
イズ及び形状を検出することのできる検出手段を用いた
ことである。
に対するギャップ及び傾きを検出するために、従来方
法、つまり測定光として細い平行光を用いた光学センサ
をXYZ軸方向に、それぞれ設けていたのでは、構成が
複雑化、大型化してしまう。そこで、本発明において特
徴的なことは、前記立体的な姿勢の検出を小型、簡素な
構成で行うため、測定光として、検出手段に、ギャップ
に応じたサイズ及び傾きに応じた形状を有する光スポッ
トを形成する発散光を用い、しかも前記光スポットのサ
イズ及び形状を検出することのできる検出手段を用いた
ことである。
【0027】このために本実施形態においては、検出手
段に前記光スポットを形成する発散光を発散角θで出射
する発散光源12を用いている。しかも検出手段とし
て、受光した光スポットの二次元位置情報を得ることに
より、光スポットのサイズ及び形状を検出することので
きる光スポットセンサ14を用いている。そして、コン
ピュータ16により、光スポットセンサ14より得た光
スポットの二次元位置情報より、サイズ及び形状を求
め、該サイズ及び形状より、ギャップ及び傾きを求めて
いる。
段に前記光スポットを形成する発散光を発散角θで出射
する発散光源12を用いている。しかも検出手段とし
て、受光した光スポットの二次元位置情報を得ることに
より、光スポットのサイズ及び形状を検出することので
きる光スポットセンサ14を用いている。そして、コン
ピュータ16により、光スポットセンサ14より得た光
スポットの二次元位置情報より、サイズ及び形状を求
め、該サイズ及び形状より、ギャップ及び傾きを求めて
いる。
【0028】図2に、前記ギャップの検出原理について
説明する。同図(A)に示すように発散光源12は、発
散光26を発散角θで出射し、該発散光26は光スポッ
トセンサ14に受光される。ここで、傾きを零とし、参
照側物体20の下面から光スポットセンサ14の受光面
までの距離をギャップhとすると、同図(B)に示すよ
うに光スポットセンサ14を上方より見ると、その受光
面には真円の光スポット40が直径dで受光される。
説明する。同図(A)に示すように発散光源12は、発
散光26を発散角θで出射し、該発散光26は光スポッ
トセンサ14に受光される。ここで、傾きを零とし、参
照側物体20の下面から光スポットセンサ14の受光面
までの距離をギャップhとすると、同図(B)に示すよ
うに光スポットセンサ14を上方より見ると、その受光
面には真円の光スポット40が直径dで受光される。
【0029】前記光スポットセンサ14は、例えばアモ
ルファスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりな
り、受光素子42がxy方向にいっぱい並んでいる。発
散光源12からの発散光26を光スポット40として受
光すると、この光スポット40の二次元位置の検出を行
い、コンピュータに出力する。コンピュータは、光スポ
ット40の二次元位置情報より、光スポット40のサイ
ズがd、形状が真円であることを把握する。
ルファスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりな
り、受光素子42がxy方向にいっぱい並んでいる。発
散光源12からの発散光26を光スポット40として受
光すると、この光スポット40の二次元位置の検出を行
い、コンピュータに出力する。コンピュータは、光スポ
ット40の二次元位置情報より、光スポット40のサイ
ズがd、形状が真円であることを把握する。
【0030】そして、このコンピュータは、記憶手段の
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源12の発散
角θと、光スポットセンサ14からの光スポット40の
情報、つまり光スポット40の形状が真円、サイズが直
径dとの情報を前記数5に用いることにより、参照側物
体20の下面から光スポットセンサ14の受光面までの
ギャップhを求めることができる。
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源12の発散
角θと、光スポットセンサ14からの光スポット40の
情報、つまり光スポット40の形状が真円、サイズが直
径dとの情報を前記数5に用いることにより、参照側物
体20の下面から光スポットセンサ14の受光面までの
ギャップhを求めることができる。
【0031】また、例えば参照側物体20に対し測定側
物体18が図中上方に移動し、同図(A)に示したギャ
ップhが、同図(C)に示すようなギャップh’に変わ
ったとする(h’<h)。同図(C)に示すように傾き
が零の状態のまま、参照側物体20の下面から光スポッ
トセンサ14の受光面までの距離がギャップh’に変る
と、同図(D)に示すように光スポットセンサ14上の
光スポット40は、形状は真円のまま、同心円上である
が、直径のサイズがd’に変る。
物体18が図中上方に移動し、同図(A)に示したギャ
ップhが、同図(C)に示すようなギャップh’に変わ
ったとする(h’<h)。同図(C)に示すように傾き
が零の状態のまま、参照側物体20の下面から光スポッ
トセンサ14の受光面までの距離がギャップh’に変る
と、同図(D)に示すように光スポットセンサ14上の
光スポット40は、形状は真円のまま、同心円上である
が、直径のサイズがd’に変る。
【0032】この光スポットセンサ14は、発散光源1
2からの発散光26を光スポット40として受光する
と、この光スポット40の二次元位置検出を行い、コン
ピュータに出力する。コンピュータは、光スポット40
の二次元位置情報より、光スポット40のサイズが
d’、その形状が同心円上の真円であることを把握す
る。
2からの発散光26を光スポット40として受光する
と、この光スポット40の二次元位置検出を行い、コン
ピュータに出力する。コンピュータは、光スポット40
の二次元位置情報より、光スポット40のサイズが
d’、その形状が同心円上の真円であることを把握す
る。
【0033】そして、このコンピュータは、記憶手段の
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源12の発散
角θと、光スポットセンサ14からの光スポット40の
情報、つまり光スポット40の形状が真円、同心円上、
サイズが直径d’との情報を前記数5に用いることによ
り、参照側物体20の下面から光スポットセンサ14の
受光面までのギャップh’を求めることができる。
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源12の発散
角θと、光スポットセンサ14からの光スポット40の
情報、つまり光スポット40の形状が真円、同心円上、
サイズが直径d’との情報を前記数5に用いることによ
り、参照側物体20の下面から光スポットセンサ14の
受光面までのギャップh’を求めることができる。
【0034】このように本実施形態では、光スポットセ
ンサ14に光スポット40を形成する発散光26を発散
角θで入射させる発散光源12を用いているので、傾き
の変化を生じることなく、ギャップのみが変ると、光ス
ポットセンサ14上の光スポット40の形状は真円のま
ま、同心円上であるが、その直径が変わる。例えばギャ
ップが大きくなると、真円の直径のサイズが大きくな
り、ギャップが小さくなると、真円の直径のサイズが小
さくなる。
ンサ14に光スポット40を形成する発散光26を発散
角θで入射させる発散光源12を用いているので、傾き
の変化を生じることなく、ギャップのみが変ると、光ス
ポットセンサ14上の光スポット40の形状は真円のま
ま、同心円上であるが、その直径が変わる。例えばギャ
ップが大きくなると、真円の直径のサイズが大きくな
り、ギャップが小さくなると、真円の直径のサイズが小
さくなる。
【0035】このため、本実施形態では、発散光源12
の発散角θを予め測定して記憶手段に得ておけば、光ス
ポットセンサ14により光スポット40の二次元位置を
検出することにより、光スポット40の直径、形状を検
出し、コンピュータにより参照側物体20の下面から光
スポットセンサ14の受光面までのギャップを求めるこ
とができる。
の発散角θを予め測定して記憶手段に得ておけば、光ス
ポットセンサ14により光スポット40の二次元位置を
検出することにより、光スポット40の直径、形状を検
出し、コンピュータにより参照側物体20の下面から光
スポットセンサ14の受光面までのギャップを求めるこ
とができる。
【0036】図3に、前記傾きの検出原理について説明
する。まず同図(A)に示すように発散光源12は発散
光26を発散角θで出射し、該発散光26は光スポット
センサ14に受光される。ここで、傾きが零の初期状態
では、参照側物体20の下面から光スポットセンサ14
の受光面までの距離をギャップhとすると、同図(B)
に示すように光スポットセンサ14には、真円の光スポ
ット40が直径dで受光される。
する。まず同図(A)に示すように発散光源12は発散
光26を発散角θで出射し、該発散光26は光スポット
センサ14に受光される。ここで、傾きが零の初期状態
では、参照側物体20の下面から光スポットセンサ14
の受光面までの距離をギャップhとすると、同図(B)
に示すように光スポットセンサ14には、真円の光スポ
ット40が直径dで受光される。
【0037】そして、同図(A)に示すような参照側物
体20に対する測定側物体18の傾きが0の初期状態よ
り、同図(C)に示すように、参照側物体20に対し測
定側物体18が+x方向に角度α傾いたとする。前記初
期状態に比較し、参照側物体20に対し測定側物体18
が、光スポットセンサ14の受光面の略中央を中心とし
て+x方向にα度傾いた状態では、参照側物体20の下
面から光スポットセンサ14の受光面の略中央までの距
離はギャップhのままであるが、同図(D)に示すよう
に光スポットセンサ14上の光スポット40は、楕円に
変る。この楕円の光スポット40は、x方向の光スポッ
トサイズ(楕円の長軸に相当)が、傾きの大きさに応じ
て初期状態に比較し長いd''(β=d''/d>1)とな
る。一方、y方向の光スポットサイズ(楕円の短軸に相
当)は、初期状態と同じくd(h=d/(2tanθ))
となる。
体20に対する測定側物体18の傾きが0の初期状態よ
り、同図(C)に示すように、参照側物体20に対し測
定側物体18が+x方向に角度α傾いたとする。前記初
期状態に比較し、参照側物体20に対し測定側物体18
が、光スポットセンサ14の受光面の略中央を中心とし
て+x方向にα度傾いた状態では、参照側物体20の下
面から光スポットセンサ14の受光面の略中央までの距
離はギャップhのままであるが、同図(D)に示すよう
に光スポットセンサ14上の光スポット40は、楕円に
変る。この楕円の光スポット40は、x方向の光スポッ
トサイズ(楕円の長軸に相当)が、傾きの大きさに応じ
て初期状態に比較し長いd''(β=d''/d>1)とな
る。一方、y方向の光スポットサイズ(楕円の短軸に相
当)は、初期状態と同じくd(h=d/(2tanθ))
となる。
【0038】この光スポットセンサ14は、例えばアモ
ルファスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりな
り、受光素子42がxy方向にいっぱい並んでいる。発
散光源12からの発散光26を、ギャップに応じたサイ
ズ及び傾きに応じた形状を有する光スポット40として
受光すると、この光スポット40の二次元位置の検出を
行い、コンピュータに出力する。コンピュータは光スポ
ットセンサ14からの光スポット位置情報より、光スポ
ットの形状が楕円、その光スポットの右端40aの位置
が+x方向に長くなり、x方向のサイズが直径d''、y
方向のサイズが直径dとの情報を得る。
ルファスシリコン等を用いた光スポットセンサ等よりな
り、受光素子42がxy方向にいっぱい並んでいる。発
散光源12からの発散光26を、ギャップに応じたサイ
ズ及び傾きに応じた形状を有する光スポット40として
受光すると、この光スポット40の二次元位置の検出を
行い、コンピュータに出力する。コンピュータは光スポ
ットセンサ14からの光スポット位置情報より、光スポ
ットの形状が楕円、その光スポットの右端40aの位置
が+x方向に長くなり、x方向のサイズが直径d''、y
方向のサイズが直径dとの情報を得る。
【0039】そして、このコンピュータは、記憶手段の
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源の発散角θ
と、前記光スポット40の形状が楕円、x方向のサイズ
が直径d''、y方向のサイズが直径d等との情報を前記
数7に用いることにより、測定側物体18の傾きを求め
ることができる。つまり、楕円の光スポット40の長軸
d''と短軸dから、測定側物体18の傾きの大きさ(角
度α)が求められ、また同時にその傾きの方向も求めら
れる。
発散角情報にアクセスし、対応する発散光源の発散角θ
と、前記光スポット40の形状が楕円、x方向のサイズ
が直径d''、y方向のサイズが直径d等との情報を前記
数7に用いることにより、測定側物体18の傾きを求め
ることができる。つまり、楕円の光スポット40の長軸
d''と短軸dから、測定側物体18の傾きの大きさ(角
度α)が求められ、また同時にその傾きの方向も求めら
れる。
【0040】すなわち、コンピュータは、光スポットセ
ンサ14のxy平面における楕円の回転角により、つま
りx方向の傾きが大きくになるにつれ、光スポット40
の右端40aの二次元位置が+x方向(図中右方)に移
動するが、光スポット40の左端40bの二次元位置が
同図(B)とほとんど変わらないと、測定側物体18が
+x方向に傾いていると判断する。一方、コンピュータ
は、x方向の傾きが大きくになるにつれ、光スポット4
0の左端40bの二次元位置が−x方向(図中左方)に
移動するが、光スポット40の右端40aの二次元位置
が同図(B)とほとんど変わらないと、測定側物体18
が−x方向に傾いていると判断する。
ンサ14のxy平面における楕円の回転角により、つま
りx方向の傾きが大きくになるにつれ、光スポット40
の右端40aの二次元位置が+x方向(図中右方)に移
動するが、光スポット40の左端40bの二次元位置が
同図(B)とほとんど変わらないと、測定側物体18が
+x方向に傾いていると判断する。一方、コンピュータ
は、x方向の傾きが大きくになるにつれ、光スポット4
0の左端40bの二次元位置が−x方向(図中左方)に
移動するが、光スポット40の右端40aの二次元位置
が同図(B)とほとんど変わらないと、測定側物体18
が−x方向に傾いていると判断する。
【0041】またy方向の傾きに関しては、その傾きが
大きくなっても、楕円の光スポット40のx方向のサイ
ズは変わらない。また光スポット40の上端40cの二
次元位置が+y方向(図中上方)に移動するが、光スポ
ット40の下端40dの二次元位置が同図(B)とほと
んど変わらないと、測定側物体18が+y方向に傾いて
いると判断する。一方、コンピュータは、y方向の傾き
が大きくになるにつれ、光スポット40の下端40dの
二次元位置が−y方向(図中下方)に移動するが、光ス
ポット40の上端40cの二次元位置が同図(B)とほ
とんど変わらないと、測定側物体18が−y方向に傾い
ていると判断する。
大きくなっても、楕円の光スポット40のx方向のサイ
ズは変わらない。また光スポット40の上端40cの二
次元位置が+y方向(図中上方)に移動するが、光スポ
ット40の下端40dの二次元位置が同図(B)とほと
んど変わらないと、測定側物体18が+y方向に傾いて
いると判断する。一方、コンピュータは、y方向の傾き
が大きくになるにつれ、光スポット40の下端40dの
二次元位置が−y方向(図中下方)に移動するが、光ス
ポット40の上端40cの二次元位置が同図(B)とほ
とんど変わらないと、測定側物体18が−y方向に傾い
ていると判断する。
【0042】このように本実施形態では、光スポットセ
ンサ14に光スポット40を形成する発散光26を発散
角θで入射させる発散光源12を用いているので、傾き
が生じると、光スポットセンサ14上の光スポット40
の形状は、真円から、測定側物体18の傾きの大きさと
方向に応じた楕円に変る。このため、本実施形態では、
発散光源12の発散角θを予め測定して記憶手段32に
得ておけば、光スポットセンサ14により楕円形状の光
スポット40の二次元位置情報を得ることにより、楕円
の光スポット40の長軸d''と短軸dの長さ、その位置
を検出することができる。したがって、本実施形態で
は、コンピュータ16により測定側物体18の傾きの大
きさと方向を求めることができる。
ンサ14に光スポット40を形成する発散光26を発散
角θで入射させる発散光源12を用いているので、傾き
が生じると、光スポットセンサ14上の光スポット40
の形状は、真円から、測定側物体18の傾きの大きさと
方向に応じた楕円に変る。このため、本実施形態では、
発散光源12の発散角θを予め測定して記憶手段32に
得ておけば、光スポットセンサ14により楕円形状の光
スポット40の二次元位置情報を得ることにより、楕円
の光スポット40の長軸d''と短軸dの長さ、その位置
を検出することができる。したがって、本実施形態で
は、コンピュータ16により測定側物体18の傾きの大
きさと方向を求めることができる。
【0043】このように本実施形態にかかる姿勢検出セ
ンサ10は、光スポットセンサ14に光スポット40を
形成する発散光26を発散角θで入射させる発散光源1
2と、光スポット40の二次元位置情報より、そのサイ
ズ及び形状を検出することのできる光スポットセンサを
用いることにより、一の簡単なセンサを用いて測定側物
体18のギャップh、及び傾きα(大きさと方向)の両
方を非接触で検出することができる。このため本実施形
態にかかる姿勢検出センサを、例えばタッチプローブに
用いることにより、例えば倣い測定中に、障害物がタッ
チプローブのどこに接触したのかを、小型及び簡素な構
成で検出することができる。
ンサ10は、光スポットセンサ14に光スポット40を
形成する発散光26を発散角θで入射させる発散光源1
2と、光スポット40の二次元位置情報より、そのサイ
ズ及び形状を検出することのできる光スポットセンサを
用いることにより、一の簡単なセンサを用いて測定側物
体18のギャップh、及び傾きα(大きさと方向)の両
方を非接触で検出することができる。このため本実施形
態にかかる姿勢検出センサを、例えばタッチプローブに
用いることにより、例えば倣い測定中に、障害物がタッ
チプローブのどこに接触したのかを、小型及び簡素な構
成で検出することができる。
【0044】なお、前記構成では、測定側物体18に光
スポットセンサ14を設け、参照側物体20に発散光源
12を設けた例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、参照側物体20を設けることな
く、発散光源12を参照側物体として用いたり、測定側
物体18を設けることなく、光スポットセンサ14を測
定側物体として例えばタッチプローブ22等に直接設け
ることもできる。
スポットセンサ14を設け、参照側物体20に発散光源
12を設けた例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、参照側物体20を設けることな
く、発散光源12を参照側物体として用いたり、測定側
物体18を設けることなく、光スポットセンサ14を測
定側物体として例えばタッチプローブ22等に直接設け
ることもできる。
【0045】第二実施形態
図4には本発明の第二実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、参
照側物体に姿勢検出センサの光源及び検出手段を設け、
測定側物体として反射面を用いた例について説明する。
前記図1と対応する部分には符号100を加えて示し説
明を省略する。同図に示す姿勢検出センサ110は、参
照側物体120に発散光源112及び光スポットセンサ
114を設け、また測定側物体118として反射面(以
下、反射面118という)を用いている。
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、参
照側物体に姿勢検出センサの光源及び検出手段を設け、
測定側物体として反射面を用いた例について説明する。
前記図1と対応する部分には符号100を加えて示し説
明を省略する。同図に示す姿勢検出センサ110は、参
照側物体120に発散光源112及び光スポットセンサ
114を設け、また測定側物体118として反射面(以
下、反射面118という)を用いている。
【0046】前記反射面118は、参照側物体120に
対し相対的なギャップ及び傾きが変るように設置されて
おり、発散光源112からの発散光126を受光し、光
スポットセンサ114に反射する材質で構成されてい
る。そして、発散光源112は、反射面118に対し前
記光スポットを形成する発散光126を発散角θで出射
する。
対し相対的なギャップ及び傾きが変るように設置されて
おり、発散光源112からの発散光126を受光し、光
スポットセンサ114に反射する材質で構成されてい
る。そして、発散光源112は、反射面118に対し前
記光スポットを形成する発散光126を発散角θで出射
する。
【0047】前記反射面118は、前記発散光源112
からの発散光126を受光し、光スポットセンサ114
に反射させる。前記光スポットセンサ114は、反射面
118からの光を受光し、その光スポットの二次元位置
情報をコンピュータ116に出力する。コンピュータ1
16は、光スポットセンサ114からの光スポットの二
次元位置情報より、光スポットのサイズ及び形状情報を
得、得た光スポットのサイズ及び形状より、反射面11
8の光スポットセンサ114受光面に対する相対的なギ
ャップh及び傾きαを求める。
からの発散光126を受光し、光スポットセンサ114
に反射させる。前記光スポットセンサ114は、反射面
118からの光を受光し、その光スポットの二次元位置
情報をコンピュータ116に出力する。コンピュータ1
16は、光スポットセンサ114からの光スポットの二
次元位置情報より、光スポットのサイズ及び形状情報を
得、得た光スポットのサイズ及び形状より、反射面11
8の光スポットセンサ114受光面に対する相対的なギ
ャップh及び傾きαを求める。
【0048】図5に、前記ギャップの検出原理について
説明する。同図(A)に示すように発散光源112から
の発散光は、反射面118に対し発散角θで出射され、
反射面118で反射され、光スポットセンサ114に入
射する。このとき、同図(B)に示すように光スポット
センサ114を下方より見ると、その受光面には、真円
の光スポット140が直径dで受光される。
説明する。同図(A)に示すように発散光源112から
の発散光は、反射面118に対し発散角θで出射され、
反射面118で反射され、光スポットセンサ114に入
射する。このとき、同図(B)に示すように光スポット
センサ114を下方より見ると、その受光面には、真円
の光スポット140が直径dで受光される。
【0049】一方、例えば参照側物体120に対し反射
面118が図中上方に移動し、同図(A)に示したギャ
ップhが、同図(C)に示すようなギャップh’に変わ
ると、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、測定光
として発散角θの発散光を用いているので、光スポット
センサ114上の光スポット140は、同図(D)に示
すように形状が真円のまま、同心円上であるが、直径の
大きさがd’に変る。
面118が図中上方に移動し、同図(A)に示したギャ
ップhが、同図(C)に示すようなギャップh’に変わ
ると、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、測定光
として発散角θの発散光を用いているので、光スポット
センサ114上の光スポット140は、同図(D)に示
すように形状が真円のまま、同心円上であるが、直径の
大きさがd’に変る。
【0050】このため、本実施形態では、前記第一実施
形態と同様、発散光源112の発散角θを予め測定して
記憶手段に得ておけば、光スポットセンサ114により
光スポット140の二次元位置情報を検出することによ
り、光スポット140の直径を検出し、コンピュータに
より反射面118の上面から光スポットセンサ114の
受光面までのギャップを求めることができる。
形態と同様、発散光源112の発散角θを予め測定して
記憶手段に得ておけば、光スポットセンサ114により
光スポット140の二次元位置情報を検出することによ
り、光スポット140の直径を検出し、コンピュータに
より反射面118の上面から光スポットセンサ114の
受光面までのギャップを求めることができる。
【0051】図6に、前記傾きの検出原理について説明
する。まず同図(A)に示すように傾きが零の初期状態
では、同図(B)に示すように光スポットセンサ114
を下方より見ると、その受光面には、真円の光スポット
140が直径dで受光される。一方、同図(C)に示す
ように、反射面118がその略中央を軸として+x方向
に角度α傾くと、前記第一実施形態と同様、光スポット
センサ114上の光スポット140は、真円より同図
(D)に示すような楕円に変り、その光スポット140
のx方向のサイズ、位置も傾きの角度αの方向に応じた
+x方向にその大きさに応じた量だけ、+x方向の変化
が生じる。
する。まず同図(A)に示すように傾きが零の初期状態
では、同図(B)に示すように光スポットセンサ114
を下方より見ると、その受光面には、真円の光スポット
140が直径dで受光される。一方、同図(C)に示す
ように、反射面118がその略中央を軸として+x方向
に角度α傾くと、前記第一実施形態と同様、光スポット
センサ114上の光スポット140は、真円より同図
(D)に示すような楕円に変り、その光スポット140
のx方向のサイズ、位置も傾きの角度αの方向に応じた
+x方向にその大きさに応じた量だけ、+x方向の変化
が生じる。
【0052】このような変化を前記第一実施形態と同
様、コンピュータにより光スポットセンサ114からの
光スポット140の二次元位置情報より読み取る。すな
わち、光スポット140の形状が、真円から、光スポッ
ト140の右端が+x方向に長い楕円へと変り、x方向
のサイズが直径d''で、y方向のサイズが直径dとの情
報を得る。これを前記数7に用いることにより、反射面
118の傾きの大きさと方向を求めることができる。こ
れを前記数7に用いることにより、反射面118の傾き
の大きさ(角度α)と方向(+x方向)を求めることが
できる。
様、コンピュータにより光スポットセンサ114からの
光スポット140の二次元位置情報より読み取る。すな
わち、光スポット140の形状が、真円から、光スポッ
ト140の右端が+x方向に長い楕円へと変り、x方向
のサイズが直径d''で、y方向のサイズが直径dとの情
報を得る。これを前記数7に用いることにより、反射面
118の傾きの大きさと方向を求めることができる。こ
れを前記数7に用いることにより、反射面118の傾き
の大きさ(角度α)と方向(+x方向)を求めることが
できる。
【0053】このように本実施形態では、反射面118
を介して光スポットセンサ114に光スポット140を
形成する発散光126を発散角θで入射させる発散光源
112を用いているので、前記第一実施形態と同様、傾
きが生じると、光スポットセンサ114上の光スポット
140の形状は、真円から、傾きの大きさと方向に応じ
た楕円に変る。
を介して光スポットセンサ114に光スポット140を
形成する発散光126を発散角θで入射させる発散光源
112を用いているので、前記第一実施形態と同様、傾
きが生じると、光スポットセンサ114上の光スポット
140の形状は、真円から、傾きの大きさと方向に応じ
た楕円に変る。
【0054】このため、本実施形態では、前記第一実施
形態と同様、発散光源112の発散角θを予め測定して
記憶手段に得ておけば、光スポットセンサ114により
楕円形状の光スポット140の二次元位置情報を得るこ
とにより、楕円の光スポット140の長軸と短軸の長さ
を検出することができる。したがって、本実施形態で
は、コンピュータにより反射面118の傾きの大きさと
方向を求めることができる。
形態と同様、発散光源112の発散角θを予め測定して
記憶手段に得ておけば、光スポットセンサ114により
楕円形状の光スポット140の二次元位置情報を得るこ
とにより、楕円の光スポット140の長軸と短軸の長さ
を検出することができる。したがって、本実施形態で
は、コンピュータにより反射面118の傾きの大きさと
方向を求めることができる。
【0055】このように本実施形態にかかる姿勢検出セ
ンサ110は、前記第一実施形態と同様、光スポットセ
ンサ114に光スポット140を形成する発散光128
を発散角θで入射させる発散光源112と、光スポット
140の二次元位置の情報より形状及びサイズを検出す
ることのできる光スポットセンサ114を用いることに
より、一の簡単なセンサ110を用いて反射面118の
ギャップ及び傾きの両方を非接触で検出することができ
る。
ンサ110は、前記第一実施形態と同様、光スポットセ
ンサ114に光スポット140を形成する発散光128
を発散角θで入射させる発散光源112と、光スポット
140の二次元位置の情報より形状及びサイズを検出す
ることのできる光スポットセンサ114を用いることに
より、一の簡単なセンサ110を用いて反射面118の
ギャップ及び傾きの両方を非接触で検出することができ
る。
【0056】第三実施形態
図7には本発明の第三実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、参
照側物体に姿勢検出センサの光源を、測定側物体に検出
手段を、それぞれ設け、検出手段に前記光スポットに代
えて、影スポットを投射した例について説明する。前記
図1と対応する部分には符号200を加えて示し説明を
省略する。同図に示す姿勢検出センサ210は、参照側
物体220に発散光源212を、測定側物体218に光
スポットセンサ214を、それぞれ設けている。そし
て、光スポットセンサ214に前記光スポットに代え
て、影スポットを形成している。
の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、参
照側物体に姿勢検出センサの光源を、測定側物体に検出
手段を、それぞれ設け、検出手段に前記光スポットに代
えて、影スポットを投射した例について説明する。前記
図1と対応する部分には符号200を加えて示し説明を
省略する。同図に示す姿勢検出センサ210は、参照側
物体220に発散光源212を、測定側物体218に光
スポットセンサ214を、それぞれ設けている。そし
て、光スポットセンサ214に前記光スポットに代え
て、影スポットを形成している。
【0057】このために本実施形態においては、同図に
示すように発散光源212と光スポットセンサ214の
間にマスク250を設けている。参照側物体220及び
マスク250の立体的な姿勢は固定されており、参照側
物体220及びマスク250に対し、光スポットセンサ
214及び測定側物体218の相対的なギャップ及び傾
きが変るように設置されている。
示すように発散光源212と光スポットセンサ214の
間にマスク250を設けている。参照側物体220及び
マスク250の立体的な姿勢は固定されており、参照側
物体220及びマスク250に対し、光スポットセンサ
214及び測定側物体218の相対的なギャップ及び傾
きが変るように設置されている。
【0058】図8に示すように前記マスク250は、略
中心部に遮光部252が、その周囲に透光部254が設
けられている。そして、発散光源212からの発散光が
マスク250に入射すると、マスク250では発散光の
中心部分が遮光部252で遮光されるが、その周囲の光
は透光部254を透過する。
中心部に遮光部252が、その周囲に透光部254が設
けられている。そして、発散光源212からの発散光が
マスク250に入射すると、マスク250では発散光の
中心部分が遮光部252で遮光されるが、その周囲の光
は透光部254を透過する。
【0059】このため、本実施形態は、図9に示すよう
に光スポットセンサ214を上方より見ると、その略中
心部に影スポット256が、その周囲に前記透光部25
4を透過した発散光源212からの発散光による明部2
58が形成されている。このように本実施形態では、光
スポットセンサ214上には、前記マスク250によ
り、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応じた形状を有
する影スポット256が、くっきりと形成されている。
に光スポットセンサ214を上方より見ると、その略中
心部に影スポット256が、その周囲に前記透光部25
4を透過した発散光源212からの発散光による明部2
58が形成されている。このように本実施形態では、光
スポットセンサ214上には、前記マスク250によ
り、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応じた形状を有
する影スポット256が、くっきりと形成されている。
【0060】そして、本実施形態は、スポットが前記第
一実施形態での光スポットとネガポジ反転ではあるが、
同様の原理で、ギャップの変化により、光スポットセン
サ214上の影スポット256の直径が変り、傾きの変
化により、光スポットセンサ214上の影スポット25
6の形状が変る。
一実施形態での光スポットとネガポジ反転ではあるが、
同様の原理で、ギャップの変化により、光スポットセン
サ214上の影スポット256の直径が変り、傾きの変
化により、光スポットセンサ214上の影スポット25
6の形状が変る。
【0061】このため、本実施形態は、光スポットセン
サ214により影スポット256の二次元位置情報を
得、コンピュータにより、光スポットセンサ214から
の影スポット256の二次元位置情報より影スポット2
56のサイズ及び形状を検出し、そのサイズ及び形状よ
り、前記第一実施形態と同様、ギャップ及び傾きを求め
る。したがって、本実施形態では、前記第一実施形態と
同様、一のセンサにより、ギャップ及び傾きを非接触で
検出することができる。これによりギャップ及び傾きを
検出するのに、構成の小型化、簡素化を図ることができ
る。
サ214により影スポット256の二次元位置情報を
得、コンピュータにより、光スポットセンサ214から
の影スポット256の二次元位置情報より影スポット2
56のサイズ及び形状を検出し、そのサイズ及び形状よ
り、前記第一実施形態と同様、ギャップ及び傾きを求め
る。したがって、本実施形態では、前記第一実施形態と
同様、一のセンサにより、ギャップ及び傾きを非接触で
検出することができる。これによりギャップ及び傾きを
検出するのに、構成の小型化、簡素化を図ることができ
る。
【0062】第四実施形態
図10には本発明の第四実施形態にかかる姿勢検出セン
サの概略構成が示されている。なお、本実施形態では、
参照側物体に光源を、測定側物体に検出手段を、それぞ
れ設けている。そして、前記一の光スポットの投射に代
えて、少なくとも三の光スポットを検出手段に投射した
例について説明する。前記図1と対応する部分には符号
300を加えて示し説明を省略する。同図に示す姿勢検
出センサ310は、参照側物体320に発散光源312
を、測定側物体318に光スポットセンサ314を、そ
れぞれ設けている。そして、光スポットセンサ314に
少なくとも三の光スポットを形成している。
サの概略構成が示されている。なお、本実施形態では、
参照側物体に光源を、測定側物体に検出手段を、それぞ
れ設けている。そして、前記一の光スポットの投射に代
えて、少なくとも三の光スポットを検出手段に投射した
例について説明する。前記図1と対応する部分には符号
300を加えて示し説明を省略する。同図に示す姿勢検
出センサ310は、参照側物体320に発散光源312
を、測定側物体318に光スポットセンサ314を、そ
れぞれ設けている。そして、光スポットセンサ314に
少なくとも三の光スポットを形成している。
【0063】このために本実施形態においては、同図に
示すように発散光源312と光スポットセンサ314の
間にマスク360を設置している。参照側物体320及
びマスク360の立体的な姿勢は固定されており、参照
側物体320及びマスク360に対し、前記光スポット
センサ314及び測定側物体318の相対的なギャップ
及び傾きが変るように設置されている。
示すように発散光源312と光スポットセンサ314の
間にマスク360を設置している。参照側物体320及
びマスク360の立体的な姿勢は固定されており、参照
側物体320及びマスク360に対し、前記光スポット
センサ314及び測定側物体318の相対的なギャップ
及び傾きが変るように設置されている。
【0064】図11に示すようにマスク360は、3箇
所に透光部362,364,366が、その周囲に遮光
部368が設けられている。そして、発散光源312か
らの発散光がマスク360に入射すると、マスク360
は発散光を3箇所の透光部362,364,366を介
して透過させ、その周囲の光は遮光部368で遮光して
いる。
所に透光部362,364,366が、その周囲に遮光
部368が設けられている。そして、発散光源312か
らの発散光がマスク360に入射すると、マスク360
は発散光を3箇所の透光部362,364,366を介
して透過させ、その周囲の光は遮光部368で遮光して
いる。
【0065】このため、図12に示すように光スポット
センサ314を上方より見ると、そのxy方向の3箇所
に光スポット340a,340b,340cが形成され
ている。したがって、光スポットセンサ314上に形成
される三の光スポット340a,340b,340cの
二次元位置情報を検出することにより、各位置での光ス
ポットサイズを検出する。そして、前記光スポットセン
サ314上の各位置での光スポットサイズより、各位置
でのギャップを求めることができる。これにより、本実
施形態は、前記第一実施形態と同様、一の姿勢検出セン
サで測定側物体318のギャップ及び傾きを非接触で検
出することができる。
センサ314を上方より見ると、そのxy方向の3箇所
に光スポット340a,340b,340cが形成され
ている。したがって、光スポットセンサ314上に形成
される三の光スポット340a,340b,340cの
二次元位置情報を検出することにより、各位置での光ス
ポットサイズを検出する。そして、前記光スポットセン
サ314上の各位置での光スポットサイズより、各位置
でのギャップを求めることができる。これにより、本実
施形態は、前記第一実施形態と同様、一の姿勢検出セン
サで測定側物体318のギャップ及び傾きを非接触で検
出することができる。
【0066】以上のように本実施形態にかかる姿勢検出
センサによれば、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応
じた形状を有するスポットを光スポットセンサに形成す
る発散光を出射する発散光源と、そのスポットの二次元
位置情報を検出することによりそのスポットのサイズ及
び形状情報を得るための光スポットセンサを備えること
とした。
センサによれば、ギャップに応じたサイズ及び傾きに応
じた形状を有するスポットを光スポットセンサに形成す
る発散光を出射する発散光源と、そのスポットの二次元
位置情報を検出することによりそのスポットのサイズ及
び形状情報を得るための光スポットセンサを備えること
とした。
【0067】この結果、本実施形態では、光スポットセ
ンサにスポットを形成する発散光と、スポットのサイズ
及び形状を検出することのできる光スポットセンサの組
合せにより、一のセンサにより、非接触でギャップ及び
傾きを検出することができる。したがって、本実施形態
は、従来方法、つまり細い平行光の測定光を用い、しか
も光学センサをXYZ軸方向に、それぞれ用いたものに
比較し、構成の小型化、簡素化を図ることができる。
ンサにスポットを形成する発散光と、スポットのサイズ
及び形状を検出することのできる光スポットセンサの組
合せにより、一のセンサにより、非接触でギャップ及び
傾きを検出することができる。したがって、本実施形態
は、従来方法、つまり細い平行光の測定光を用い、しか
も光学センサをXYZ軸方向に、それぞれ用いたものに
比較し、構成の小型化、簡素化を図ることができる。
【0068】なお、本発明は前記各構成に限定されるも
のではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えばスポットの二次元位置情報を検出すること
ができるように、光スポットセンサの受光素子の画素サ
イズと、スポットのサイズとを考慮して設計することが
できる。例えばスポットサイズが大きいと、そのサイズ
に合わせて光スポットセンサの画素のサイズを大きくす
る。一方、例えばスポットが小さいと、そのサイズに合
わせて光スポットセンサの画素サイズを小さくすること
ができる。また本発明の検出手段は、ギャップに応じた
サイズ及び傾きに応じた形状を有する光スポット或いは
影スポットを検出することができるものであれば、任意
のものを用いることができるが、例えば以下に示すよう
な光スポットセンサを用いることが、特に好ましい。
のではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えばスポットの二次元位置情報を検出すること
ができるように、光スポットセンサの受光素子の画素サ
イズと、スポットのサイズとを考慮して設計することが
できる。例えばスポットサイズが大きいと、そのサイズ
に合わせて光スポットセンサの画素のサイズを大きくす
る。一方、例えばスポットが小さいと、そのサイズに合
わせて光スポットセンサの画素サイズを小さくすること
ができる。また本発明の検出手段は、ギャップに応じた
サイズ及び傾きに応じた形状を有する光スポット或いは
影スポットを検出することができるものであれば、任意
のものを用いることができるが、例えば以下に示すよう
な光スポットセンサを用いることが、特に好ましい。
【0069】図13〜図14には本実施形態にかかる姿
勢検出センサに用いるのに適した光スポットセンサ(検
出手段)の概略構成が示されている。なお、図13は前
記光スポットセンサの平面図、図14は同様の光スポッ
トセンサのB−B´断面図である。前記図1と対応する
部分には符号400を加えて示し説明を省略する。この
光スポットセンサ414は、二つの受光素子アレイPD
A1,PDA2を積層することにより構成されている。
第1の受光素子アレイPDA1は、ストライプ状の受光
素子442がx方向に配列形成されている。
勢検出センサに用いるのに適した光スポットセンサ(検
出手段)の概略構成が示されている。なお、図13は前
記光スポットセンサの平面図、図14は同様の光スポッ
トセンサのB−B´断面図である。前記図1と対応する
部分には符号400を加えて示し説明を省略する。この
光スポットセンサ414は、二つの受光素子アレイPD
A1,PDA2を積層することにより構成されている。
第1の受光素子アレイPDA1は、ストライプ状の受光
素子442がx方向に配列形成されている。
【0070】すなわち、例えばガラス等よりなる基板4
70上には、共通下部電極となる透明電極472が形成
される。この透明電極472上には、p型アモルファス
半導体層474と、i型アモルファス半導体層476
と、n型アモルファス半導体層478と、上部電極48
0が順次積層されている。これらの積層膜をパターンニ
ングすることにより、各受光素子442が絶縁分離さ
れ、所定のピッチで配列される。
70上には、共通下部電極となる透明電極472が形成
される。この透明電極472上には、p型アモルファス
半導体層474と、i型アモルファス半導体層476
と、n型アモルファス半導体層478と、上部電極48
0が順次積層されている。これらの積層膜をパターンニ
ングすることにより、各受光素子442が絶縁分離さ
れ、所定のピッチで配列される。
【0071】第1の受光素子アレイPDA1としては、
ストライプ状の受光素子442をx方向に配列形成され
ている。各受光素子442の上部電極480は、透明電
極等よりなる。第2の受光素子アレイPDA2は、第1
の受光素子アレイPDA1と同様のストライプ状のフォ
トダイオード442等よりなり、第1の受光素子アレイ
PDA1上に層間絶縁膜482を介して重ねられ、y方
向に同じピッチで配列形成されている。
ストライプ状の受光素子442をx方向に配列形成され
ている。各受光素子442の上部電極480は、透明電
極等よりなる。第2の受光素子アレイPDA2は、第1
の受光素子アレイPDA1と同様のストライプ状のフォ
トダイオード442等よりなり、第1の受光素子アレイ
PDA1上に層間絶縁膜482を介して重ねられ、y方
向に同じピッチで配列形成されている。
【0072】第2の受光素子アレイPDA2は、透明電
極等よりなり、共通下部電極484上にp型アモルファ
ス半導体層486と、i型アモルファス半導体層488
と、n型アモルファス半導体層490と、上部電極49
2が順次積層されている。これらの積層膜をパターニン
グすることにより、各受光素子442が絶縁分離されて
いる。全体は保護膜494により覆われている。
極等よりなり、共通下部電極484上にp型アモルファ
ス半導体層486と、i型アモルファス半導体層488
と、n型アモルファス半導体層490と、上部電極49
2が順次積層されている。これらの積層膜をパターニン
グすることにより、各受光素子442が絶縁分離されて
いる。全体は保護膜494により覆われている。
【0073】この二次元の光スポットセンサ416の基
板470の裏面から光スポット440が入射される。光
スポット440の二次元位置検出は、第1の受光素子ア
レイPDA1の出力を走査して検出する走査検出回路4
96と、第2の受光素子アレイPDA2の出力を走査し
て検出する走査検出回路498により行われている。つ
まり光スポット440が入射されたとき、受光素子アレ
イのどの受光素子442に出力が得られるかを検出する
ことにより、光スポット440のX軸方向及びY軸方向
の入射位置が分かる。
板470の裏面から光スポット440が入射される。光
スポット440の二次元位置検出は、第1の受光素子ア
レイPDA1の出力を走査して検出する走査検出回路4
96と、第2の受光素子アレイPDA2の出力を走査し
て検出する走査検出回路498により行われている。つ
まり光スポット440が入射されたとき、受光素子アレ
イのどの受光素子442に出力が得られるかを検出する
ことにより、光スポット440のX軸方向及びY軸方向
の入射位置が分かる。
【0074】このように本実施形態では、受光素子44
2の1本が例えば4μm幅で構成されており、このよう
な受光素子442がxy方向にいっぱい並んでいるの
で、前述のような光スポット440の二次元位置の検出
により、スポット440のサイズ、形状及び位置を検出
することができる。
2の1本が例えば4μm幅で構成されており、このよう
な受光素子442がxy方向にいっぱい並んでいるの
で、前述のような光スポット440の二次元位置の検出
により、スポット440のサイズ、形状及び位置を検出
することができる。
【0075】以上のように本実施形態は、例えばアモル
ファス太陽電池を加工したアモルファスシリコンを用い
た光スポットセンサを用いることにより、光スポットセ
ンサの基板はシリコンウエハに限定されず、種々の基
板、例えばガラス基板等の任意の材質を用いることがで
きる。また形状が多少変形しても、機能的に満たすもの
であれば、基板の形状は平面に限定されず、凹面、凸面
等の任意の形状を用いることができる。これにより、基
板の汎用性が広がり、光スポットセンサの設置場所の汎
用性の向上が図られる。しかも、本実施形態では、光ス
ポットセンサの製造が、特別な半導体プロセスを用いる
ことなく、例えば太陽電池プロセスで容易に行える。
ファス太陽電池を加工したアモルファスシリコンを用い
た光スポットセンサを用いることにより、光スポットセ
ンサの基板はシリコンウエハに限定されず、種々の基
板、例えばガラス基板等の任意の材質を用いることがで
きる。また形状が多少変形しても、機能的に満たすもの
であれば、基板の形状は平面に限定されず、凹面、凸面
等の任意の形状を用いることができる。これにより、基
板の汎用性が広がり、光スポットセンサの設置場所の汎
用性の向上が図られる。しかも、本実施形態では、光ス
ポットセンサの製造が、特別な半導体プロセスを用いる
ことなく、例えば太陽電池プロセスで容易に行える。
【0076】また本実施形態では、例えばガラス基板等
を用いるので、一般的なCCDのように基板としてシリ
コンウエハを用いたものに比較し、原理的には電気的な
クロストークを零にすることができる。しかも、このア
モルファスシリコンは、特に可視光線に敏感なので、本
実施形態では、測定光として可視光線を用いることによ
り、スポットのサイズ及び形状をより正確に検出するこ
とができるので、ギャップ及び傾きをより正確に検出す
ることができる。
を用いるので、一般的なCCDのように基板としてシリ
コンウエハを用いたものに比較し、原理的には電気的な
クロストークを零にすることができる。しかも、このア
モルファスシリコンは、特に可視光線に敏感なので、本
実施形態では、測定光として可視光線を用いることによ
り、スポットのサイズ及び形状をより正確に検出するこ
とができるので、ギャップ及び傾きをより正確に検出す
ることができる。
【0077】なお、受光素子442の幅、密度と、スポ
ット440のサイズとを考慮して設計することができ
る。例えばスポットサイズが大きいと、そのサイズに合
わせて受光素子442の幅を大きく、密度を粗くする。
一方、例えばスポットが小さいと、そのサイズに合わせ
て受光素子442の幅を小さく、密度を密にすることが
できる。
ット440のサイズとを考慮して設計することができ
る。例えばスポットサイズが大きいと、そのサイズに合
わせて受光素子442の幅を大きく、密度を粗くする。
一方、例えばスポットが小さいと、そのサイズに合わせ
て受光素子442の幅を小さく、密度を密にすることが
できる。
【0078】また前記各構成では本発明の姿勢検出セン
サをタッチプローブのタッチセンサとして用いた例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、参照側物体に対し測定側物体が相対運動する任意の
もの、例えば3次元測定器、リニアスケールの検出器
側、車体の傾きセンサ、加速度センサ(重りをぶら下げ
る)等に適用することができる。
サをタッチプローブのタッチセンサとして用いた例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、参照側物体に対し測定側物体が相対運動する任意の
もの、例えば3次元測定器、リニアスケールの検出器
側、車体の傾きセンサ、加速度センサ(重りをぶら下げ
る)等に適用することができる。
【0079】移動経路計測装置
本発明の姿勢検出センサは、その構成が小型で且つ簡素
であり、しかも一のセンサで、測定側物体の3次元方向
(xyzの3軸方向)の変位方向及び変位量を検出する
ことができることから、携帯性が要求される移動経路計
測装置の加速度センサとして用いることも好ましい。す
なわち、移動体の移動経路計測の分野では、ユーザが例
えばかばんやポケットに入れて携帯し、気軽に自分の辿
ってきた経路・距離を気軽に記録して残すことのできる
装置、つまり携帯性に優れ、移動経路を三次元的に指示
することのできる装置の開発に対する要望がある。しか
しながら、従来は、ユーザは地図やGPSシステムを用
いることにより、自分の移動経路を二次元的に知ること
はできるものの、携帯性に優れ、その移動経路を三次元
的に知ることのできるものは存在しなかった。
であり、しかも一のセンサで、測定側物体の3次元方向
(xyzの3軸方向)の変位方向及び変位量を検出する
ことができることから、携帯性が要求される移動経路計
測装置の加速度センサとして用いることも好ましい。す
なわち、移動体の移動経路計測の分野では、ユーザが例
えばかばんやポケットに入れて携帯し、気軽に自分の辿
ってきた経路・距離を気軽に記録して残すことのできる
装置、つまり携帯性に優れ、移動経路を三次元的に指示
することのできる装置の開発に対する要望がある。しか
しながら、従来は、ユーザは地図やGPSシステムを用
いることにより、自分の移動経路を二次元的に知ること
はできるものの、携帯性に優れ、その移動経路を三次元
的に知ることのできるものは存在しなかった。
【0080】このため、従来より、移動経路等を三次元
的に計測し指示することのできる装置を、携帯性に優れ
た大きさ(携帯電話程度)で実現することのできる技術
の開発が強く望まれていた。これらの要望に応えるため
には、小型で簡素な構成の加速度センサの開発が重要で
あったが、従来はこの要望を充分に満足することのでき
る加速度センサが存在しなかったため、前述のような携
帯式移動経路計測装置の開発も事実上不可能であった。
これに対し、本実施形態においては、前述のように小型
で且つ簡素な構成であり、しかも一のセンサで測定側物
体の3軸方向の移動方向及び移動量を検出することので
きる前記姿勢検出センサを、携帯性が要求される移動経
路計測装置の加速度センサとして用いることとした。
的に計測し指示することのできる装置を、携帯性に優れ
た大きさ(携帯電話程度)で実現することのできる技術
の開発が強く望まれていた。これらの要望に応えるため
には、小型で簡素な構成の加速度センサの開発が重要で
あったが、従来はこの要望を充分に満足することのでき
る加速度センサが存在しなかったため、前述のような携
帯式移動経路計測装置の開発も事実上不可能であった。
これに対し、本実施形態においては、前述のように小型
で且つ簡素な構成であり、しかも一のセンサで測定側物
体の3軸方向の移動方向及び移動量を検出することので
きる前記姿勢検出センサを、携帯性が要求される移動経
路計測装置の加速度センサとして用いることとした。
【0081】図15には本実施形態にかかる姿勢検出セ
ンサを加速度センサとして用いた移動経路計測装置の概
略構成が示されている。なお前記図2と対応する部分に
は符号500を加えて示し説明を省略する。同図に示す
携帯式移動経路記憶・表示装置(移動経路計測装置)5
01は、本発明の姿勢検出センサの一例である前記図2
に示した姿勢検出センサを三次元加速度センサ(以下、
加速度センサ510という)として用いる。また位置情
報取得手段503と、コンピュータ505を備える。こ
の携帯式移動経路記憶・表示装置501は、ユーザの移
動経路を計測して記録し、これを移動中のリアルタイ
ム、移動の事後等の、ユーザが所望する時期に指示する
ことにより、ユーザに移動経路の三次元情報を提供して
いる。
ンサを加速度センサとして用いた移動経路計測装置の概
略構成が示されている。なお前記図2と対応する部分に
は符号500を加えて示し説明を省略する。同図に示す
携帯式移動経路記憶・表示装置(移動経路計測装置)5
01は、本発明の姿勢検出センサの一例である前記図2
に示した姿勢検出センサを三次元加速度センサ(以下、
加速度センサ510という)として用いる。また位置情
報取得手段503と、コンピュータ505を備える。こ
の携帯式移動経路記憶・表示装置501は、ユーザの移
動経路を計測して記録し、これを移動中のリアルタイ
ム、移動の事後等の、ユーザが所望する時期に指示する
ことにより、ユーザに移動経路の三次元情報を提供して
いる。
【0082】ここで、前記加速度センサ510は、移動
経路の計測対象の一例であるユーザのかばん等の移動体
と共に移動し、該移動体に印加された加速度データを時
系列的に得る。この加速度センサ510は、加速度が印
加された時の前記測定側物体(図示省略)の前記参照側
物体(図示省略)に対する三次元的な移動方向及び移動
量に基づいて、加速度データをxyzの三軸方向につい
て得ている。この加速度データを時系列的に得るため、
例えば時計手段507よりの時刻情報(検出時刻情報)
と共に、加速度データを、例えばユーザの予定している
移動距離に応じて定められた時間間隔で随時、出力して
いる。また前記位置情報取得手段503は、第一の積分
機509と、第二の積分機511を備え、加速度センサ
510よりの加速度データに基づいて、移動体の三次元
的な移動方向及び移動距離を時系列的に求める。
経路の計測対象の一例であるユーザのかばん等の移動体
と共に移動し、該移動体に印加された加速度データを時
系列的に得る。この加速度センサ510は、加速度が印
加された時の前記測定側物体(図示省略)の前記参照側
物体(図示省略)に対する三次元的な移動方向及び移動
量に基づいて、加速度データをxyzの三軸方向につい
て得ている。この加速度データを時系列的に得るため、
例えば時計手段507よりの時刻情報(検出時刻情報)
と共に、加速度データを、例えばユーザの予定している
移動距離に応じて定められた時間間隔で随時、出力して
いる。また前記位置情報取得手段503は、第一の積分
機509と、第二の積分機511を備え、加速度センサ
510よりの加速度データに基づいて、移動体の三次元
的な移動方向及び移動距離を時系列的に求める。
【0083】すなわち、加速度センサ510よりの加速
度データは随時、第一の積分機509で積分され、速度
データを得、第二の積分機511で第一の積分機509
よりの速度データが積分され、移動距離データを得てい
る。前記コンピュータ505は、経路記憶手段513
と、指示手段の一例である表示器521と、CPU51
7を備える。このコンピュータ505は、加速度データ
の検出時刻と共に、位置情報取得手段503で得た三次
元的な移動方向及び移動距離データを、CPU517を
介して経路記憶手段513に記憶している。またこのコ
ンピュータ505は、入力手段519を備え、ユーザが
入力手段519を用いて移動経路の表示等を指示する
と、CPU517は、経路記憶手段513に記憶された
三次元的な経路情報を表示器521に表示している。
度データは随時、第一の積分機509で積分され、速度
データを得、第二の積分機511で第一の積分機509
よりの速度データが積分され、移動距離データを得てい
る。前記コンピュータ505は、経路記憶手段513
と、指示手段の一例である表示器521と、CPU51
7を備える。このコンピュータ505は、加速度データ
の検出時刻と共に、位置情報取得手段503で得た三次
元的な移動方向及び移動距離データを、CPU517を
介して経路記憶手段513に記憶している。またこのコ
ンピュータ505は、入力手段519を備え、ユーザが
入力手段519を用いて移動経路の表示等を指示する
と、CPU517は、経路記憶手段513に記憶された
三次元的な経路情報を表示器521に表示している。
【0084】この結果、携帯式移動経路記憶・表示装置
501により、ユーザは旅行等で移動した道のり(経
路、距離等)を所望の時期に知ることができ、さらに記
録として残すこともできる。しかも、本実施形態にかか
る姿勢検出センサを用いることにより、従来極めて困難
であった携帯式移動経路記憶・表示装置の加速度センサ
の小型化を大幅に図ることができる。このため、装置5
01の小型、軽量化、構成の簡略化等が大幅に図られ
る。例えば装置501としては携帯電話程度に小型化す
ることができ、その装置501の携帯性の向上を大幅に
図ることができるので、ユーザはかばんやポケットに入
れて気軽に携帯することができる。
501により、ユーザは旅行等で移動した道のり(経
路、距離等)を所望の時期に知ることができ、さらに記
録として残すこともできる。しかも、本実施形態にかか
る姿勢検出センサを用いることにより、従来極めて困難
であった携帯式移動経路記憶・表示装置の加速度センサ
の小型化を大幅に図ることができる。このため、装置5
01の小型、軽量化、構成の簡略化等が大幅に図られ
る。例えば装置501としては携帯電話程度に小型化す
ることができ、その装置501の携帯性の向上を大幅に
図ることができるので、ユーザはかばんやポケットに入
れて気軽に携帯することができる。
【0085】またユーザは入力手段519を用いて、加
速度センサ510よりの加速度データの検出間隔を、例
えば予定している移動距離等に応じて、適切な検出間隔
を指示することにより、経路や距離の分解能を適切に調
整することができるので、長距離の計測にも短距離の計
測にも使用することができる。さらに経路記憶手段51
3として、安価で且つ大容量の半導体メモリを用いるこ
とにより、長距離でも、経路記憶手段513の容量不足
を生じることなく、移動経路を記憶することができる。
速度センサ510よりの加速度データの検出間隔を、例
えば予定している移動距離等に応じて、適切な検出間隔
を指示することにより、経路や距離の分解能を適切に調
整することができるので、長距離の計測にも短距離の計
測にも使用することができる。さらに経路記憶手段51
3として、安価で且つ大容量の半導体メモリを用いるこ
とにより、長距離でも、経路記憶手段513の容量不足
を生じることなく、移動経路を記憶することができる。
【0086】図16には、図15に示した加速度センサ
510のセンサ本体部分の概略構成が縦断面図で示され
ている。同図に示す加速度センサ510のセンサ本体部
分は、ケーシング521内に収容されている。ケーシン
グ521内にて、前記加速度センサの重りとしての機能
も持つ光スポットセンサ514及び測定側物体518
が、参照側物体520に対し弾性支持されている。加速
度センサ510は、該弾性支持された測定側物体518
等の参照側物体520に対する三次元的な移動方向及び
移動量より、加速度検出をxyzの三軸方向について行
うものである。
510のセンサ本体部分の概略構成が縦断面図で示され
ている。同図に示す加速度センサ510のセンサ本体部
分は、ケーシング521内に収容されている。ケーシン
グ521内にて、前記加速度センサの重りとしての機能
も持つ光スポットセンサ514及び測定側物体518
が、参照側物体520に対し弾性支持されている。加速
度センサ510は、該弾性支持された測定側物体518
等の参照側物体520に対する三次元的な移動方向及び
移動量より、加速度検出をxyzの三軸方向について行
うものである。
【0087】すなわち、ケーシング521上部の内側5
21aには、発散光源512が参照側物体520を介し
て固定されている。またケーシング521には、光スポ
ットセンサ514の固定された測定側物体518が、上
側ばね523、下側ばね525により三次元方向に移動
自在に設けられている。ケーシング521内にて測定側
物体518は、その上部518a、下部518bが、そ
れぞればね523,525により、少なくとも3箇所、
本実施形態では、その上部518aの四隅及び下部51
8bの四隅がそれぞれ弾性支持されている。
21aには、発散光源512が参照側物体520を介し
て固定されている。またケーシング521には、光スポ
ットセンサ514の固定された測定側物体518が、上
側ばね523、下側ばね525により三次元方向に移動
自在に設けられている。ケーシング521内にて測定側
物体518は、その上部518a、下部518bが、そ
れぞればね523,525により、少なくとも3箇所、
本実施形態では、その上部518aの四隅及び下部51
8bの四隅がそれぞれ弾性支持されている。
【0088】すなわち、ケーシング521側部の内側5
21bからは、横方向に突起部521が設けられてい
る。該突起部の下部521aと光スポットセンサ514
を載置している測定側物体の上部518aの各対応隅部
との間に、それぞれ上側ばね523を設けている。該測
定側物体の下部518bの各対応隅部とケーシング底部
の内側521cとの間に、それぞれ下側ばね525を、
前記上側ばね523と同一直線上に設けている。また移
動体の移動時等の外部よりの振動等のノイズは、測定側
物体518を弾性支持しているばね523,525によ
り抑制されるので、加速度センサ510による加速度デ
ータの検出感度が改善される。
21bからは、横方向に突起部521が設けられてい
る。該突起部の下部521aと光スポットセンサ514
を載置している測定側物体の上部518aの各対応隅部
との間に、それぞれ上側ばね523を設けている。該測
定側物体の下部518bの各対応隅部とケーシング底部
の内側521cとの間に、それぞれ下側ばね525を、
前記上側ばね523と同一直線上に設けている。また移
動体の移動時等の外部よりの振動等のノイズは、測定側
物体518を弾性支持しているばね523,525によ
り抑制されるので、加速度センサ510による加速度デ
ータの検出感度が改善される。
【0089】そして、加速度センサ510は、移動体に
加速度が印加されると、その方向及び大きさに応じて測
定側物体518が参照側物体520に対し三次元方向に
移動する。例えば移動体に対し+Z軸方向に加速度αが
加わると、測定側物体518がその基準位置より加速度
の慣性方向である−Z軸方向に移動する。これは加速度
αの大きさに応じた量だけ変位する。このように測定側
物体518が基準位置より加速度の慣性方向に移動する
と、その移動方向及び移動量に応じて、光スポットセン
サ514に形成されるスポットのサイズ、形状ないし位
置の何れかが変化する。
加速度が印加されると、その方向及び大きさに応じて測
定側物体518が参照側物体520に対し三次元方向に
移動する。例えば移動体に対し+Z軸方向に加速度αが
加わると、測定側物体518がその基準位置より加速度
の慣性方向である−Z軸方向に移動する。これは加速度
αの大きさに応じた量だけ変位する。このように測定側
物体518が基準位置より加速度の慣性方向に移動する
と、その移動方向及び移動量に応じて、光スポットセン
サ514に形成されるスポットのサイズ、形状ないし位
置の何れかが変化する。
【0090】その変化に基づいて移動体に印加された加
速度の三次元的な方向及び大きさを含む加速度データを
得る。例えばスポット位置の移動方向より、加速度の向
きを読み取り、スポット位置の移動量より加速度の大き
さを読み取る。このために加速度センサ510は、加速
度情報取得手段の一例として、図17に示すような変換
情報記憶部529と、演算手段528を備える。なお同
図においては、前記図16に示した加速度センサ510
のセンサ本体部分をセンサ本体521という。
速度の三次元的な方向及び大きさを含む加速度データを
得る。例えばスポット位置の移動方向より、加速度の向
きを読み取り、スポット位置の移動量より加速度の大き
さを読み取る。このために加速度センサ510は、加速
度情報取得手段の一例として、図17に示すような変換
情報記憶部529と、演算手段528を備える。なお同
図においては、前記図16に示した加速度センサ510
のセンサ本体部分をセンサ本体521という。
【0091】同図に示す変換情報記憶部529は、セン
サ本体521よりの検出時刻(時間)情報付きの、測定
側物体の移動方向及び移動量の情報を含むデータを変換
し、測定側物体に印加された加速度データを得るための
姿勢−加速度の変換情報の一例である、変換式(ma=
−kl)を記憶している。ただし、前記mは、前記光ス
ポットセンサと測定側物体の質量の合計である。前記k
は、測定側物体518を弾性支持するばねのばね定数
(各軸の成分ごと又はそれらの合成)である。前記l
は、時間情報付きの移動量(各軸の成分ごと又はそれら
の合成)であり、この移動量及び移動方向は、光スポッ
トセンサの中央部の真上に、基準のギャップをおいて発
散光源の中心部が位置し、且つ傾きが0の時を基準位置
としている。
サ本体521よりの検出時刻(時間)情報付きの、測定
側物体の移動方向及び移動量の情報を含むデータを変換
し、測定側物体に印加された加速度データを得るための
姿勢−加速度の変換情報の一例である、変換式(ma=
−kl)を記憶している。ただし、前記mは、前記光ス
ポットセンサと測定側物体の質量の合計である。前記k
は、測定側物体518を弾性支持するばねのばね定数
(各軸の成分ごと又はそれらの合成)である。前記l
は、時間情報付きの移動量(各軸の成分ごと又はそれら
の合成)であり、この移動量及び移動方向は、光スポッ
トセンサの中央部の真上に、基準のギャップをおいて発
散光源の中心部が位置し、且つ傾きが0の時を基準位置
としている。
【0092】そして、演算手段528は、前述のように
してセンサ本体521より、移動方向及び移動量を含む
該時間情報付き変位データが得られると、これを変換情
報記憶部529の変換情報に基づいて、時間情報付き加
速度データ(大きさ及び方向の情報を含む)に変換す
る。例えば演算手段528は、前述のようにして発散角
情報記憶部532、姿勢演算情報記憶部534の情報を
参照し、前記センサ本体521よりの姿勢データより、
測定側物体について、以下に示す時間情報付き位置デー
タ(3軸方向)を得る。 <時間情報付き位置データ> t1…((+/-)x1,(+/-)y1,(+/-)z1) t2…((+/-)x2,(+/-)y2,(+/-)z2) tn…((+/-)xn,(+/-)yn,(+/-)zn)
してセンサ本体521より、移動方向及び移動量を含む
該時間情報付き変位データが得られると、これを変換情
報記憶部529の変換情報に基づいて、時間情報付き加
速度データ(大きさ及び方向の情報を含む)に変換す
る。例えば演算手段528は、前述のようにして発散角
情報記憶部532、姿勢演算情報記憶部534の情報を
参照し、前記センサ本体521よりの姿勢データより、
測定側物体について、以下に示す時間情報付き位置デー
タ(3軸方向)を得る。 <時間情報付き位置データ> t1…((+/-)x1,(+/-)y1,(+/-)z1) t2…((+/-)x2,(+/-)y2,(+/-)z2) tn…((+/-)xn,(+/-)yn,(+/-)zn)
【0093】そして、演算手段528は、前述のように
して測定側物体の時間情報付き位置データが得られる
と、該位置データより、検出開始の指示時刻から最初の
検出時刻t1までの時間をΔt1、つまりある検出時刻
tn−1から次の検出時刻tnまでの時間をΔtnとし
て、測定側物体について、以下に示す時間情報付き変位
データを3軸方向について得る。 <時間情報付き変位データ> Δt1…((+/-)Δx1,(+/-)Δy1,(+/-)Δz1) Δt2…((+/-)Δx2,(+/-)Δy2,(+/-)Δz2) Δtn…((+/-)Δxn,(+/-)Δyn,(+/-)Δzn) ただし、前記Δxn,Δyn,Δznは、ある検出時刻
tn−1から次の検出時刻tnまでの時間Δtnにおけ
る測定側物体の各軸の移動量(xn−xn−1,yn−
yn−1,zn−zn−1)をいう。前記符号(+/-)
は、測定側物体の基準位置よりの移動方向を示す。
して測定側物体の時間情報付き位置データが得られる
と、該位置データより、検出開始の指示時刻から最初の
検出時刻t1までの時間をΔt1、つまりある検出時刻
tn−1から次の検出時刻tnまでの時間をΔtnとし
て、測定側物体について、以下に示す時間情報付き変位
データを3軸方向について得る。 <時間情報付き変位データ> Δt1…((+/-)Δx1,(+/-)Δy1,(+/-)Δz1) Δt2…((+/-)Δx2,(+/-)Δy2,(+/-)Δz2) Δtn…((+/-)Δxn,(+/-)Δyn,(+/-)Δzn) ただし、前記Δxn,Δyn,Δznは、ある検出時刻
tn−1から次の検出時刻tnまでの時間Δtnにおけ
る測定側物体の各軸の移動量(xn−xn−1,yn−
yn−1,zn−zn−1)をいう。前記符号(+/-)
は、測定側物体の基準位置よりの移動方向を示す。
【0094】次に演算手段528は、前記時間情報付き
変位データより、測定側物体(移動体)に印加された以
下に示す時間情報付き加速度データを3軸方向について
得ている。 <時間情報付き加速度データ> Δt1…((-/+)Δax1,(-/+)Δay1,(-/+)Δaz1) Δt2…((-/+)Δax2,(-/+)Δay2,(-/+)Δaz2) Δtn…((-/+)Δaxn,(-/+)Δayn,(-/+)Δazn) ただし、前記符号(-/+)は測定側物体(移動体)に印
加された加速度方向を示す。
変位データより、測定側物体(移動体)に印加された以
下に示す時間情報付き加速度データを3軸方向について
得ている。 <時間情報付き加速度データ> Δt1…((-/+)Δax1,(-/+)Δay1,(-/+)Δaz1) Δt2…((-/+)Δax2,(-/+)Δay2,(-/+)Δaz2) Δtn…((-/+)Δaxn,(-/+)Δayn,(-/+)Δazn) ただし、前記符号(-/+)は測定側物体(移動体)に印
加された加速度方向を示す。
【0095】前述のようにして得られた加速度データ
は、演算手段528により、各軸の成分ごと又は各軸の
成分が合成され、加速度データ(大きさ及び方向の情報
を含む)として、後段の位置情報取得手段503に出力
され、演算処理がなされることにより、移動体の三次元
方向の移動方向及び移動距離の情報を得ることができ
る。
は、演算手段528により、各軸の成分ごと又は各軸の
成分が合成され、加速度データ(大きさ及び方向の情報
を含む)として、後段の位置情報取得手段503に出力
され、演算処理がなされることにより、移動体の三次元
方向の移動方向及び移動距離の情報を得ることができ
る。
【0096】なお、本実施形態においては、位置情報取
得手段503の前段の一例である加速度センサ510と
位置情報取得手段503の間に、加速度記憶手段531
を設けることも好ましい。そして、加速度記憶手段53
1に加速度センサ510よりの加速度データを随時記憶
しておく。位置情報取得手段503は、加速度記憶手段
531に記録された加速度の変化を積分し、三次元的な
移動距離、移動方向を時系列的に得ている。その計算結
果を経路記憶手段513に記憶させ、ユーザが所望する
時期に指示させることによっても、前記構成と同様、ユ
ーザは旅行等で移動した道のりを知ることができる、さ
らにこれを記録として残すこともできる。なお、加速度
記憶手段531は、加速度センサ510の記憶手段53
0に直接設けることもできる。
得手段503の前段の一例である加速度センサ510と
位置情報取得手段503の間に、加速度記憶手段531
を設けることも好ましい。そして、加速度記憶手段53
1に加速度センサ510よりの加速度データを随時記憶
しておく。位置情報取得手段503は、加速度記憶手段
531に記録された加速度の変化を積分し、三次元的な
移動距離、移動方向を時系列的に得ている。その計算結
果を経路記憶手段513に記憶させ、ユーザが所望する
時期に指示させることによっても、前記構成と同様、ユ
ーザは旅行等で移動した道のりを知ることができる、さ
らにこれを記録として残すこともできる。なお、加速度
記憶手段531は、加速度センサ510の記憶手段53
0に直接設けることもできる。
【0097】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる姿勢
検出センサによれば、二物体間のギャップに応じたサイ
ズ及び傾きに応じた形状を有するスポットを検出手段に
対し形成する発散光を出射する発散光源と、受光したス
ポットのサイズ及び形状を検出する検出手段を備えるこ
ととした。この結果、本発明は、一のセンサにより、測
定側物体の参照側物体に対する相対的なギャップ及び傾
きの検出が行えるので、従来極めて困難であった構成の
小型化、簡素化を図ることができる。また本発明におい
ては、前記検出手段にアモルファスシリコンを用いるこ
とにより、基板の汎用性向上が図られると共に、スポッ
トのサイズ及び傾きを正確に検出することができる。ま
た本発明にかかる加速度センサによれば、前記姿勢検出
センサを用いることとしたので、従来極めて困難であっ
た構成の小型化、簡素化を図ることができる。さらに本
発明にかかる移動経路計測装置によれば、前記加速度セ
ンサを用いることとしたので、その携帯性の向上を図る
ことができる。
検出センサによれば、二物体間のギャップに応じたサイ
ズ及び傾きに応じた形状を有するスポットを検出手段に
対し形成する発散光を出射する発散光源と、受光したス
ポットのサイズ及び形状を検出する検出手段を備えるこ
ととした。この結果、本発明は、一のセンサにより、測
定側物体の参照側物体に対する相対的なギャップ及び傾
きの検出が行えるので、従来極めて困難であった構成の
小型化、簡素化を図ることができる。また本発明におい
ては、前記検出手段にアモルファスシリコンを用いるこ
とにより、基板の汎用性向上が図られると共に、スポッ
トのサイズ及び傾きを正確に検出することができる。ま
た本発明にかかる加速度センサによれば、前記姿勢検出
センサを用いることとしたので、従来極めて困難であっ
た構成の小型化、簡素化を図ることができる。さらに本
発明にかかる移動経路計測装置によれば、前記加速度セ
ンサを用いることとしたので、その携帯性の向上を図る
ことができる。
【図1】本発明の第一実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成の説明図である。
の概略構成の説明図である。
【図2】図1に示した姿勢検出センサによるギャップの
検出原理の説明図である。
検出原理の説明図である。
【図3】図1に示した姿勢検出センサによる傾きの検出
原理の説明図である。
原理の説明図である。
【図4】本発明の第二実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成の説明図である。
の概略構成の説明図である。
【図5】図4に示した姿勢検出センサによるギャップの
検出原理の説明図である。
検出原理の説明図である。
【図6】図4に示した姿勢検出センサによる傾きの検出
原理の説明図である。
原理の説明図である。
【図7】本発明の第三実施形態にかかる姿勢検出センサ
の概略構成の説明図である。
の概略構成の説明図である。
【図8】図7に示した姿勢検出センサにおいて特徴的な
マスクの説明図である。
マスクの説明図である。
【図9】図7に示した光スポットセンサでの影スポット
の形成状態の上面図である。
の形成状態の上面図である。
【図10】本発明の第四実施形態にかかる姿勢検出セン
サの概略構成の説明図である。
サの概略構成の説明図である。
【図11】図10に示した姿勢検出センサにおいて特徴
的なマスクの説明図である。
的なマスクの説明図である。
【図12】図10に示した光スポットセンサでの光スポ
ットの形成状態の上面図である。
ットの形成状態の上面図である。
【図13】本実施形態にかかる姿勢検出センサの検出手
段として好適な光スポットセンサの説明図である。
段として好適な光スポットセンサの説明図である。
【図14】本実施形態にかかる姿勢検出センサの検出手
段として好適な光スポットセンサの説明図である。
段として好適な光スポットセンサの説明図である。
【図15】本実施形態にかかる姿勢検出センサを加速度
センサとして用いた移動経路計測装置の概略構成の説明
図である。
センサとして用いた移動経路計測装置の概略構成の説明
図である。
【図16】図15に示した加速度センサのセンサ本体部
分の説明図である。
分の説明図である。
【図17】図16に示した加速度センサのセンサ本体部
分よりも後段部分の説明図である。
分よりも後段部分の説明図である。
10,110,210,310,510 姿勢検出セン
サ 12,112,212,312,512 発散光源 14,114,214,314,414,514 光ス
ポットセンサ(検出手段) 16,116,216,316,516 コンピュータ
(検出手段,姿勢演算手段) 501 携帯式移動経路記憶・表示装置(移動経路計測
装置)
サ 12,112,212,312,512 発散光源 14,114,214,314,414,514 光ス
ポットセンサ(検出手段) 16,116,216,316,516 コンピュータ
(検出手段,姿勢演算手段) 501 携帯式移動経路記憶・表示装置(移動経路計測
装置)
Claims (7)
- 【請求項1】 光源と、検出手段と、を備え、測定側物
体の参照側物体に対する相対的なギャップ及び傾きを検
出する姿勢検出センサであって、 前記光源は、前記測定側物体及び前記参照側物体の何れ
かに設けられ、或いは該物体の何れかであり、前記ギャ
ップに応じたサイズ及び前記傾きに応じた形状を有する
スポットを前記検出手段に対し形成する発散光を出射す
る発散光源であり、 前記検出手段は、前記測定側物体及び前記参照側物体の
何れかに設けられ、或いは該物体の何れかであり、前記
光源からの発散光を受光し、そのスポットのサイズ及び
形状を検出し、 また前記検出手段で得たスポットのサイズ及び形状よ
り、前記測定側物体の前記参照側物体に対する相対的な
ギャップh及び傾きαを求める姿勢演算手段を備えたこ
とを特徴とする姿勢検出センサ。 - 【請求項2】 請求項1記載の姿勢検出センサにおい
て、 前記ギャップhは、下記数1で表せることを特徴とする
姿勢検出センサ。 【数1】h=d/(2tanθ) ただし、dは前記検出手段で得たスポットのサイズ θは予め得ておいた前記光源の発散角 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の姿勢検出センサに
おいて、 前記傾きαは、下記数2で表せることを特徴とする姿勢
検出センサ。 【数2】 α=tan-1√((β−1)/(1+βtan2θ)) ただし、βは前記検出手段で得たスポットの短軸と長軸
の長さの比 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載の姿勢検出
センサにおいて、 前記検出手段にアモルファスシリコンを用いたことを特
徴とする姿勢検出センサ。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかに記載の姿勢検出
センサにおいて、前記測定側物体が前記参照側物体に対
し弾性支持され、該測定側物体及び該参照側物体に加速
度が印加されると、その方向及び大きさに応じて該測定
側物体が該参照側物体に対し三次元的に変位し、 前記検出手段は、前記測定側物体の前記参照側物体に対
する移動方向及び移動量に応じて変化するスポットのサ
イズ、形状ないし位置の少なくとも何れかの変化を検出
し、 前記姿勢演算手段は、前記検出手段により検出されたス
ポットの変化に基づく前記測定側物体の前記参照側物体
に対する三次元的なギャップないし傾きの変化より、該
測定側物体の該参照側物体に対する三次元的な移動方向
及び移動量を求め、 また前記姿勢演算手段により求められた移動方向及び移
動量の情報に基づいて、前記測定側物体及び前記参照側
物体に印加された加速度の三次元的な方向及び大きさの
情報を含む加速度データを得る加速度情報取得手段を備
えたことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項6】 請求項5記載の加速度センサにおいて、
移動経路の計測対象となる移動体と共に移動し、該移動
体に印加された加速度データを時系列的に得、 また前記加速度情報取得手段よりの加速度データに基づ
いて、前記移動体の三次元的な位置情報を時系列的に得
る位置情報取得手段と、 前記位置情報取得手段により得られた移動体の三次元的
な位置情報を時系列的に記憶する経路記憶手段と、 前記経路記憶手段に記憶された移動体の時系列的な位置
情報に基づいて、該移動体の三次元的な移動方向及び移
動距離を指示する指示手段と、 を備えたことを特徴とする移動経路計測装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の移動経路計測装置におい
て、 前記加速度情報取得手段よりの加速度データを時系列的
に記憶する加速度記憶手段を備え、 前記位置情報取得手段は、前記加速度記憶手段に記憶さ
れた加速度データに基づいて、前記移動体の三次元的な
位置情報を時系列的に得ることを特徴とする移動経路計
測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002302000A JP2003202213A (ja) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | 姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001-331009 | 2001-10-29 | ||
JP2001331009 | 2001-10-29 | ||
JP2002302000A JP2003202213A (ja) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | 姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003202213A true JP2003202213A (ja) | 2003-07-18 |
Family
ID=27666604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002302000A Pending JP2003202213A (ja) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | 姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003202213A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008504555A (ja) * | 2004-06-28 | 2008-02-14 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 座標測定器に使用するための測定用探針 |
JP2019178886A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | キヤノン電子株式会社 | 距離測定装置 |
CN111220258A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-02 | 国网吉林省电力有限公司 | 一种高压隔离开关振动量检测***及其检测方法 |
JPWO2019097839A1 (ja) * | 2017-11-15 | 2020-12-03 | 株式会社カネカ | 光電変換素子および光電変換装置 |
EP4130652A4 (en) * | 2020-04-03 | 2023-10-04 | Xtia Ltd | MEASURING DEVICE, MEASURING METHOD AND PROGRAM |
-
2002
- 2002-10-16 JP JP2002302000A patent/JP2003202213A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008504555A (ja) * | 2004-06-28 | 2008-02-14 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 座標測定器に使用するための測定用探針 |
JP2008504554A (ja) * | 2004-06-28 | 2008-02-14 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 座標測定機に使用するための測定プローブ |
JPWO2019097839A1 (ja) * | 2017-11-15 | 2020-12-03 | 株式会社カネカ | 光電変換素子および光電変換装置 |
JP7163307B2 (ja) | 2017-11-15 | 2022-10-31 | 株式会社カネカ | 光電変換素子および光電変換装置 |
JP2019178886A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | キヤノン電子株式会社 | 距離測定装置 |
JP7178790B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-11-28 | キヤノン電子株式会社 | 距離測定装置 |
CN111220258A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-02 | 国网吉林省电力有限公司 | 一种高压隔离开关振动量检测***及其检测方法 |
CN111220258B (zh) * | 2020-01-18 | 2020-10-23 | 国网吉林省电力有限公司 | 一种高压隔离开关振动量检测***及其检测方法 |
EP4130652A4 (en) * | 2020-04-03 | 2023-10-04 | Xtia Ltd | MEASURING DEVICE, MEASURING METHOD AND PROGRAM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101026611B1 (ko) | 긴 물체의 방향변수를 결정하는 장치 및 방법 | |
EP1334463B1 (en) | Method of measuring the movement of an input device. | |
CN101421584B (zh) | 手持光学距离测量设备 | |
US8537375B2 (en) | Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker | |
US7113270B2 (en) | Determination of an orientation parameter of an elongate object with a scan beam apparatus | |
US8724119B2 (en) | Method for using a handheld appliance to select, lock onto, and track a retroreflector with a laser tracker | |
US20070109527A1 (en) | System and method for generating position information | |
US20200319082A1 (en) | Particulate Matter Sensors Based on Split Beam Self-Mixing Interferometry Sensors | |
AU2017271003B2 (en) | Accelerometers | |
US7287701B2 (en) | Handheld coordinate reference system | |
KR102057072B1 (ko) | 구조물의 기울기 변화량 측정 장치 및 이를 이용한 구조물의 기울기 변화량을 측정하는 방법 | |
JP2003202213A (ja) | 姿勢検出センサ、加速度センサ及びそれを用いた移動経路計測装置 | |
Andreasson et al. | Sensors for mobile robots | |
US20190324144A1 (en) | Apparatus for remote measurement of an object | |
KR102554246B1 (ko) | 2축 볼 유동부를 구비한 기울기 변화량 측정 장치 | |
US11953614B2 (en) | Method for measuring coordinate position and portable electronic device using the same | |
KR102153928B1 (ko) | 실시간 위치 추적 시스템 | |
Wehr | 3D-Mapping by a Semiconductor Laser Scanner, Description of an Experimental Setup |