JPH0421122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光スポツトが放射線の入射位置を検
出するための光スポツト等の入射位置検出装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来から、光スポツト等の入射位置を検出する
二次元検出装置としては、撮像管やCCD（電荷結
合素子）等が知られているが、何れも価格が高価
となり処理回路が複雑である。

本出願人は既に特願昭60−274499号において、
二次発光体を含有する板体を用いて、その入射位
置を検出する装置を提案したが、この場合は一次
元又は多数個の光電変換素子を必要とした。

［発明の目的］ 本発明の目的は、更に簡易な構成により、光ス
ポツト等の入射位置を検出し得る光スポツト等の
入射位置検出装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、
二次発光体又は散乱材を含有する透明又は半透明
の板体の端面に密着して、同様に二次発光体又は
散乱材を含有する透明又は半透明の細条部材を配
置し、該細条部材の少なくとも一方の端部に光電
変換素子を配置し、前記板体の表面に光スポツト
又は放射線を入射させて、前記板体内で発生する
二次光又は散乱光を前記細条部材に導いて再び二
次元又は散乱光を発生させ、前記光電変換素子で
得られた光強度から前記光スポツト又は放射線の
入射位置を検出することを特徴とする光スポツト
等の入射位置検出装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、１は蛍光剤を含有する例えば
合成樹脂から成る透明又は半透明の板体である。
この板体１の各端面１ａ〜１ｄには、同様に蛍光
剤を含有し、透明又は半透明の合成樹脂から成る
細条部材２ａ〜２ｄが密着されている。そして、
これらの細条部材２ａ〜２ｄの端部には、例えば
太陽電池等から成る光電変換素子３ａ，３a′，３
ｂ，３b′，…，３d′がそれぞれ取り付けられてお
り、これらの光電変換素子３ａ，３a′，３ｂ，３
b′，…，３d′の出力は図示しない演算処理回路に
入力されている。

ここで、板体１の表面に光スポツトＳが入射す
ると、この光スポツトＳにより板体１中の蛍光剤
が励起されてランダムな方向に蛍光を発し、この
蛍光は板体１中を伝播して各端面１ａ〜１ｄに到
達する。この場合に、蛍光は板体１を伝播中に減
衰され、各端面１ａ〜１ｄのそれぞれの位置の光
強度は、光スポツトＳまでの距離に依存して単調
増加又は減少することになる。端面１ａ〜１ｄか
ら出射された蛍光は、細条部材２ａ〜２ｄにそれ
ぞれ入射し、細条部材２ａ〜２ｄ中に含まれる蛍
光剤により再びランダムな方向に発光し、細条部
材２ａ〜２ｄ中を伝播し、その両端部に配置され
た光電変換素子３ａ，３a′，…，３d′に入射す
る。

この場合に、蛍光剤は例えば約500nｍを中心
とする波長帯域の光を吸収して、約600nｍを中
心とする波長帯域の光を発光するものであり、板
体１から出射する波長帯域の光を細条部材２ａ〜
２ｄの蛍光剤が吸収する関係にあることが望まし
い。従つて、板体１に含まれる蛍光剤と細条部材
２ａ〜２ｄ中に含まれる蛍光剤とは異なる種類と
することが好適である。

第１図のＸ方向の光スポツトＳの位置を求める
ためには、Ｘ方向に配置した２つの細条部材２
ａ，２ｃの端部からの出力の割合、例えば光電変
換素子３ａと３a′の出の和と、光電変換素子３ｃ
と３c′の出力の和の比を求めることにより、板体
１の表面上における光スポツトＳのＸ方向の位置
を入射光量に関係なく求めることができる。

即ち、板体１の辺の長さをＤ、光スポツトＳか
ら端面１ａまでの最短距離をｘとすると、細条部
材２ａ，２ｃを介して光電変換素子３ａ，３a′，
３ｃ，３c′で得られる蛍光の光強度による出力
Pa，Pcはそれぞれ、 Pa＝Ｋ／ｆ（ｘ） Pc＝Ｋ／｛Ｄ−ｆ（ｘ）｝ となる。ここで、Ｋは光スポツトＳの光強度・大
きさ、蛍光剤の光変換効率、板体１、細条部材２
中の蛍光減衰率に依存する定数である。このと
き、両光電変換素子３ａ，３a′，３ｃ，３c′の出
力の和Pa＋Pcと差Pa−Pcをそれぞれ演算し、差
Pa−Pcを和Pa＋Pcによつて除算すれば、ｆ（ｘ）
＝Pc・Ｄ／（Pa＋Pc）となり、ｆ（ｘ）は予め
特性を求めておくことができるので、光スポツト
Ｓの光強度等によらずに距離ｘを求めることが可
能となる。

なお、この場合の板体１の端面からの出力特性
は、第２図ａに示すように光スポツトＳが板体１
の中央部に位置するほど出力が大きい傾向にあ
る。一方、細条部材２に同じ光量で入射した蛍光
を両端部の光電変換素子３で検出しその和をとる
と、第２図ｂに示すように光量の減衰のために中
央部への入射量ほど小さくなる。従つて、最終的
には両者の曲線は相殺されて、両端部の光電変換
素子３から得られる出力は第２図ｃに示すように
ほぼ平担となる。

また、Ｙ方向についても２つの細条部材２ｂ，
２ｄの端面に設けた光電変換素子３ｂ，３b′，３
ｄ，３d′の出力から光スポツトＳの位置を同様に
求めることができ、Ｘ方向と併せて二次元的な光
スポツトＳの位置を検出することが可能である。

なお第１図においては、板体１の光スポツトＳ
の位置を細条部材２ａ，２ｃに投影し、光電変換
素子３ａと３a′の出力の比又は光電変換素子３ｃ
と３c′の出力の比によつて光スポツトＳのＹ方向
の位置を求めることができる。

前述したように、光スポツトＳの入射光の波長
或いは蛍光剤の種類によつて、励起される蛍光の
波長は異なるが、細条部材２に含まれる蛍光材の
励起光のみを透過するフイルタを各光電変換素子
３ａ，３a′，…，３d′の前面に設ければ、雑音の
影響を無視して精度の良い測定を行うことができ
る。勿論、板体１の表面のみを露出して、その他
は外光から遮断することが望ましいが、完全な暗
箱を形成できない場合には光スポツトＳの入射光
を変調して、この変調光に同期した光電変換素子
３ａ，３a′，３ｂ，３b′，…，３d′からの出力の
みを検出して外光の影響を除去するようにしても
よい。

また第３図においては、板体１の直交する２つ
の端面１ａ，１ｂのみにそれぞれ細条部材２ａ，
２ｂが配置されており、その端部に設けた光電変
換素子３ａ，３a′，３ｂ，３b′から光スポツトＳ
の位置を求めるようにしている。更には、光電変
換素子３は細条部材２の両端に設けるようにして
いるが、入射光の特性が判つていれば片端のみに
設けても測定は可能である。

また、板体１は実施例のような平面ではなく曲
面であつてもよく、球面や円筒形など使用目的に
応じて使い分けることができる。更に、板体１の
表面を粗に加工することにより入射強度を減少さ
せることができるので、表面に粗さ分布を与えて
第２図に示す特性をより直線化することが可能と
なる。

更には、測定対象は必ずしも光スポツトとは限
らず、放射線の点状入射によつても板体１内に光
点を得ることができる。この場合には、板体１内
にはシンチレータを散在しておくことが好まし
い。また、板体１内に混入する材料は、蛍光剤、
シンチレータ以外に、光強度は小さくなるもの
の、単なるアルミニウム粉のような光拡散材を混
入してもよい。

なお、この光スポツト等の入射位置検出装置の
用途としては、一般に計測装置が考えられるが、
その他には計算機等のデジタイザ入力装置等に使
用することも可能である。また、図形入力であつ
ても時系列的に光スポツトを移動するようにすれ
ば十分に認識できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る光スポツト等
の入射位置検出装置は、極めて簡素な構成によ
り、光スポツトや放射線の位置を求めることがで
き、従来装置では価格的に不可能な大型の検出装
置も安価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る光スポツト等の入射位置検
出装置の実施例を示し、第１図はその斜視図、第
２図ａは板体の出力特性図、ｂは細条部材の出力
特性図、ｃは総合の出力特性図、第３図は他の実
施例の斜視図である。 符号１は板体、１ａ〜１ｄは端面、２ａ〜２ｄ
は細条部材、３ａ〜３d′は光電変換素子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二次発光体又は散乱材を含有する透明又は半
   透明の板体の端面に密着して、同様に二次発光体
   又は散乱材を含有する透明又は半透明の細条部材
   を配置し、該細条部材の少なくとも一方の端部に
   光電変換素子を配置し、前記板体の表面に光スポ
   ツト又は放射線を入射させて、前記板体内で発生
   する二次光又は散乱光を前記細条部材に導いて再
   び二次元又は散乱光を発生させ、前記光電変換素
   子で得られた光強度から前記光スポツト又は放射
   線の入射位置を検出することを特徴とする光スポ
   ツト等の入射位置検出装置。 ２ 前記二次発光体を蛍光剤とした特許請求の範
   囲第１項に記載の光スポツト等の入射位置検出装
   置。 ３ 前記板体の相対向する端面に前記細条部材を
   配置し、これらの細条部材に配置した前記光電変
   換素子の出力の割合から、前記細条部材の長手方
   向と直交する方向の入射位置を検出するようにし
   た特許請求の範囲第１項に記載の光スポツト等の
   入射位置検出装置。 ４ 前記細条部材の両端部に前記光電変換素子を
   配置し、両光電変換素子の出力の割合から、前記
   板体の入射位置を前記細条部材に投影し、前記細
   条部材の長手方向の入射位置を検出するようにし
   た特許請求の範囲第１項に記載の光スポツト等の
   入射位置検出装置。