(57)【要約】【課題】安価で性能のよい光位置検出装置、光位置検出方法を提供すること。また本発明の他の目的は、安価で性能のよい位置検出機能付きラケットを提供すること。【解決手段】光位置検出装置１０は、位置検出用の一筋の光を出力する光発生手段２０と、光発生手段２０により出力された位置検出用の一筋の光１２の向きを途中で変更させながら位置検出領域を通過させたのち集光部３０に集光する手段と、位置検出領域５０を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントＢＰを設け、分光ポイントＢＰに入光した一筋の光を、集光部へ集光する第１の光Ｌ１と再び位置検出領域を通過させる第２の光Ｌ２に分光する分光手段５０と、集光部３０に集光された光量を検出する光量検出手段３２とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光位置検出装置であって、
位置検出用の一筋の光を出力する光発生手段と、
光発生手段により出力された位置検出用の一筋の光の向きを途中で変更させながら位置検出領域を通過させたのち集光部に集光する手段と、
位置検出領域を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントを設け、分光ポイントに入光した一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光する分光手段と、
集光部に集光された光量を検出する光量検出手段とを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することを特徴とする光位置検出装置。
【請求項２】
光位置検出装置であって、
位置検出用の一筋の光を出力する光発生手段と、
光発生手段により出力された一筋の光を位置検出領域を通過させたのち集光部に集光する手段と、
位置検出領域を通過する一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光する分光手段と、
集光部に集光された光量を検出する光量検出手段とを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することとを特徴とする光位置検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
位置検出領域を通過する一筋の光の向きを変更する手段を含むことを特徴とする光位置検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
光量検出手段で検出された光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を判定する位置判定手段を含むことを特徴とする光位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
半透過反射版を用いて位置検出領域を通過する一筋の光を、第１の光と第２の光に分光することを特徴とする光位置検出装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記半透過反射版を光ファイバーを用いて構成ことを特徴とする光位置検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
集光部への集光手段を光ファイバーを用いて構成ことを特徴とする光位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
光発生手段により出力された位置検出用の一筋の光としてレーザー光を使用することを特徴とする光位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の第１の光位置検出装置を用いて位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の第１の軸方向の位置を検出し、請求項１乃至８のいずれかに記載の第２の光位置検出装置を用いて位置検出領域の第１の軸方向と垂直な軸である第２の軸方向の位置を検出することを特徴とする光位置検出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光位置検出装置を搭載した位置検出機能付きラケットであって、
ラケットのフレーム部に、
前記発光手段として機能するレーザー光発生装置と、
前記分光手段として機能する複数の半透過反射装置と、
前記複数の半透過反射装置によって分光された第２の光を光量検出手段まで導光する導光部が設けられ、
前記位置検出領域が当該ラケットのスイートスポットを含むように設定され、検出された位置に基づきスイートスポットにヒットしたか否か検出する手段を含むことを特徴とする位置検出機能付きラケット。
【請求項１１】
光位置検出方法であって、
位置検出用の一筋の光を出力するステップと、
位置検出領域を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントを設け、分光ポイントに入光した一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光させるとともに、位置検出用の一筋の光の向きを途中で変更させながら位置検出領域を通過させたのち集光部に集光するステップと、
集光部に集光された光量を検出するステップとを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することを特徴とする光位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光位置検出装置、光位置検出方法及び位置検出機能付きラケットに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より位置検出領域の一方の側に複数のレーザー光投射装置を配置し他方の側に前記複数のレーザー光投射装置から投光されたレーザー光の受光を検出する光センサを配置して、レーザー光を遮るものの位置を検出する光位置検出装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３７３３８号
【特許文献２】
特開平６−２７３１１７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記光位置検出装置では、複数のレーザー光投射装置が必要となるため、コストが増加するという問題があった。
【０００５】
またスイートスポットにヒットしたか否かを検出する位置検出機能付きラケットが知られているが、かかる位置検出機能付きラケットは静電容量や圧力センサーを使用して位置を検出するものが多い。
【０００６】
しかしながら静電容量は気候や入力方法等に影響を受けやすく、圧力センサはコスト高になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価で性能のよい光位置検出装置、光位置検出方法を提供することである。
【０００８】
また本発明の他の目的は、安価で性能のよい位置検出機能付きラケットを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、光位置検出装置であって、
位置検出用の一筋の光を出力する光発生手段と、
光発生手段により出力された位置検出用の一筋の光の向きを途中で変更させながら位置検出領域を通過させたのち集光部に集光する手段と、
位置検出領域を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントを設け、分光ポイントに入光した一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光する分光手段と、
集光部に集光された光量を検出する光量検出手段とを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば光発生手段により出力された位置検出用の一筋の光は、第１の分光ポイントにおいて、第１の光と第２の光に分光される。第２の光は集光部０に集光される。また第１の光は再び再び位置検出領域を通過して、次の分光ポイントの入射光となる。
【００１１】
このような構成を取ることで本発明の光位置検出装置は、光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することが出来る。
【００１２】
本発明の光位置検出装置は、光発生手段と光量検出手段（例えば光センサー）が、一次元位置の検出に対して一組でよいため、コストダウンを図ることが出来る。
【００１３】
（２）本発明は、光位置検出装置であって、
位置検出用の一筋の光を出力する光発生手段と、
光発生手段により出力された一筋の光を位置検出領域を通過させたのち集光部に集光する手段と、
位置検出領域を通過する一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光する分光手段と、
集光部に集光された光量を検出する光量検出手段とを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することとを特徴とする。
【００１４】
（３）本発明の光位置検出装置は、
位置検出領域を通過する一筋の光の向きを変更する手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
例えば光の反射を利用することにより一筋の光の向きを変更することが出来るので反射板（ミラー）等を用いて実現することが出来る。
【００１６】
（４）本発明の光位置検出装置は、
光量検出手段で検出された光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を判定する位置判定手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明の光位置検出装置は、
半透過反射版を用いて位置検出領域を通過する一筋の光を、第１の光と第２の光に分光することを特徴とする。
【００１８】
半透過反射版として、例えばハーフミラー等を用いることが出来る。
【００１９】
（６）本発明の光位置検出装置は、
前記半透過反射版を光ファイバーを用いて構成ことを特徴とする。
【００２０】
（７）本発明の光位置検出装置は、
集光部への集光手段を光ファイバーを用いて構成ことを特徴とする。
【００２１】
（８）本発明の光位置検出装置は、
光発生手段により出力された位置検出用の一筋の光としてレーザー光を使用することを特徴とする。
【００２２】
レーザー光は減衰率がひくいため、集光部に集光される光量の減衰による誤差が少なくなる。従ってより正確に位置を検出出来る光位置検出装置を提供することが出来る。
【００２３】
（９）本発明の光位置検出装置は、
上記のいずれかに記載の第１の光位置検出装置を用いて位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の第１の軸方向の位置を検出し、上記のいずれかに記載の第２の光位置検出装置を用いて位置検出領域の第１の軸方向と垂直な軸である第２の軸方向の位置を検出することを特徴とする。
【００２４】
第１の軸方向として例えば縦方向をとり、第２の軸方向として例えば横方向をとるようにしてもよい。
【００２５】
このように２つの光位置検出装置を組み合わせることで、２次元位置を検出することが出来る。
【００２６】
（１０）本発明は、上記記載の光位置検出装置を搭載した位置検出機能付きラケットであって、
ラケットのフレーム部に、
前記発光手段として機能するレーザー光発生装置と、
前記分光手段として機能する複数の半透過反射装置と、
前記複数の半透過反射装置によって分光された第２の光を光量検出手段まで導光する導光部が設けられ、
前記位置検出領域が当該ラケットのスイートスポットを含むように設定され、検出された位置に基づきスイートスポットにヒットしたか否か検出する手段を含むことを特徴とする。
【００２７】
スイートスポットとは、ラケットの打球面のガットのガットのほぼ中央に位置する領域で、ラケットを使用するスポーツではこのスイートスポットで打球することが基本である。
【００２８】
本発明によれば、スイートスポットにヒットしかた否かを検出可能な安価で性能のよい位置検出機能付きラケットを提供することが出来る。
【００２９】
（１１）本発明は、光位置検出方法であって、
位置検出用の一筋の光を出力するステップと、
位置検出領域を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントを設け、分光ポイントに入光した一筋の光を、集光部へ集光する第１の光と再び位置検出領域を通過させる第２の光に分光させるとともに、位置検出用の一筋の光の向きを途中で変更させながら位置検出領域を通過させたのち集光部に集光するステップと、
集光部に集光された光量を検出するステップとを含み、
光量検出手段が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を検出することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図１は本実施の形態の光位置検出装置の構成について説明するための図である。
【００３２】
本実施の形態の光位置検出装置１０は、位置検出用の一筋の光１２を出力する光発生装置（光発生手段）２０と、光発生装置（光発生手段）２０により出力された位置検出用の一筋の光１２の向きを途中で変更させながら位置検出領域５０を通過させたのち集光部３０に集光する手段（集光装置４０等）と、位置検出領域５０を通過する一筋の光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントＢＰ１〜ＢＰ８を設け、分光ポイントＢＰ１〜ＢＰ８に入光した一筋の光１２を、再び位置検出領域を通過させる第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１と集光部へ集光する第２の光Ｌ２とに分光する分光手段（ハーフミラー５２）と、集光部３０に集光された光量を検出する光量検出手段（光センサ３２）とを含むように構成することが出来る。
【００３３】
また本実施の形態の光位置検出装置１０は、位置検出用の光１２を出力する光発生装置（光発生手段）２０と、光発生装置（光発生手段）２０により出力された一筋の光１２を位置検出領域５０を通過させたのち集光部３０に集光する手段（集光装置４０等）と、位置検出領域を通過する一筋の光１２を、再び位置検出領域を通過させる第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１と集光部へ集光する第２の光Ｌ２とに分光する分光手段（ハーフミラー５２）と、集光部３０に集光された光量を検出する光量検出手段（光センサ３２）とを含むよう構成することができる。
【００３４】
ここで光発生装置（光発生手段）２０により出力された位置検出用の一筋の光１２は、第１の分光ポイントＢＰ１において、第１の光Ｌ１−１、と第２の光Ｌ２−１に分光される。第２の光Ｌ２−１は集光装置４０によって集光部３０に集光される。また第１の光Ｌ１−１は再び再び位置検出領域５０を通過して、次の分光ポイントＢＰ２の入射光となる。
【００３５】
このようにして分光ポイントＢＰｎにおいては、前の分光ポイントＢＰｎ−１の第１の光Ｌ１−（ｎ−１）を入光し、第１の光Ｌ１−ｎと第２の光Ｌ２−ｎに分光する。そして最後の分光ポイント（図１ではＢＰ８）で分光された第１の光（図１ではＬ１−８）は集光装置４０集光部３０に集光される。
【００３６】
このような構成を取ることで本実施の形態の光位置検出装置１０は、光量検出手段（光センサ３２）が検出した光量又は光量の変化に基づき位置検出領域５０において位置検出用の一筋の光１２を遮る物の位置を検出することが出来る。
【００３７】
ここで分光手段として、例えばハーフミラー５２等の半透過反射版を用いて、位置検出領域を通過する一筋の光を、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２に分光するように構成することが出来る。
【００３８】
また分光手段（ハーフミラー５２）は、位置検出領域５０を通過する一筋の光１２の向きを変更する手段として機能する。例えばの分光ポイントＢＰ１に入光した一筋の光１２は、ハーフミラー５２によって向きが変更され、第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１−１として再び位置検出領域に投光される。同様に次の分光ポイントＢＰ２に入射した第１の光Ｌ１−１はハーフミラー５２によって向きが変更され、第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１−２として再び位置検出領域に投光される。
【００３９】
このようにすることによって、一筋の光で位置検出領域５０全領域をカバーするように光を通過させることが出来る。
【００４０】
また本実施の形態の光位置検出装置１０は、光量検出部（光センサ３２）で検出された光量又は光量の変化に基づき位置検出領域５０において位置検出用の一筋の光を遮る物の位置を判定する位置判定手段（位置判定装置６０）を含むように構成してもよい。
【００４１】
図２は各分光ポイントにおける第１の光Ｌ１−ｎと第２の光Ｌ２−ｎの光量を表した表である。
【００４２】
ここで最終分光ポイントをＢＰｎとして、光が減衰しないとすると、各分光ポイントで分光された第２に光Ｌ２−ｎの総和Ｓ２と、最終分光ポイントＢＰｎで分光された第１の光Ｌ１−ｎの和は１になるはずである。
【００４３】
ところが、例えば位置検出領域内にものが侵入して第１の光が遮られると、それ以前に分光された第２の光しか集光されない。従って集光部３０に集光された光量が１より小さくなる。どの程度の光量値を取るかは、遮られた光の位置によって決まってくる。
【００４４】
図３は集光される光量と遮られた光の位置の関係について説明するための図である。図１の集光装置を構成するハーフミラーの透過率αが５０％としたときに集光される光量１００と遮られた光の位置１１０の関係を表したグラフである。
【００４５】
ここで位置の数字（０，１，２，３，・・）はそれぞれ分光ポイントを通過した数を表している。従って位置０とは光発生装置から第１の分光ポイントＢＰ１までの間を表している。（すなわち図１における光１２が遮られたことを表している）。また位置１とは第１の分光ポイントＢＰ１〜第２の分光ポイントＢＰ２までの間を表している。（すなわち図１における第１光Ｌ１−１が遮られたことを表している）。
【００４６】
図１の位置判定手段（位置判定装置６０）は例えば図３の表に示された関係に基づいて位置の検出を行うことが出来る。
【００４７】
図４は本実施の形態の光位置検出装置の他の構成について説明するための図である。
【００４８】
図４の光位置検出装置２００は、位置検出用の光としてレーザー光２１２を出力するレーザー光発生装置（光発生手段）２２０と、レーザー光発生装置（光発生手段）２２０により出力された位置検出用の一筋のレーザー光２１２の向きを途中で変更させながら位置検出領域５０を通過させたのち集光部３０に集光する手段と、位置検出領域５０を通過する一筋のレーザー光の経路に少なくとも１つ以上の分光ポイントＢＰ１、ＢＰ２、・・を設け、分光ポイントＢＰ１、ＢＰ２、・・に入光した一筋の位置検出光（レーザー光２１２と各分光ポイントで分光された第１の光）を、再び位置検出領域を通過させる第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１と集光部へ集光する第２の光Ｌ２とに分光する分光手段（ハーフミラー２５０）と、集光部３０に集光された光量を検出する光量検出手段（光センサ３２）とを含むように構成することが出来る。
【００４９】
なお図１の光位置検出装置１０では、分光手段として機能する半透過反射版（ハーフミラー）は、位置検出領域５０を通過する一筋の光の向きを変更する手段としての機能も有していた。
【００５０】
これに対し、図４の光位置検出装置２００では、分光ポイントＢＰの他に、光を反射させる反射ポイントＨＰを分光ポイントＢＰと対で持たせるように構成している。そして反射ポイントＨＰで入射した光の向きを９０度回転させ、分光ポイントで第１の光と第２の光に分光するとともに、さらに第１の光の向きを９０度回転させることで、レーザー光発生装置により出力された位置検出用の一筋のレーザー光２１２を屈折させながらで、位置検出領域を横方向に平行に走行するような経路を実現している（図４のＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３・・参照）。
【００５１】
図４の光位置検出装置２００は、レーザー光の分光や反射や集光を行うための部品３００−１、３００−２、３００−３・・、として光ファイバを使用している。
【００５２】
図５は光ファイバ部品の構成について説明するための図である。
【００５３】
光ファイバ部品３００は、入光部３１０，反射部３２０、半透過反射反射部３３０、出光部３４０、導光部３５０を含む。
【００５４】
位置検出領域を通過したレーザー光は入光部３１０に入射され、反射部３２０で反射され、半透過反射反射部３３０で、再び位置検出領域を通過させる第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１と集光部へ集光する第２の光Ｌ２とに分光される。第２の光Ｌ２は導光部３５０を通って集光部３０に導かれる。また第１の光（位置検出領域通過光）Ｌ１は出光部３４０を通って再び位置検出領域に投光される。
【００５５】
本実施の形態では入光部３１０，反射部３２０、半透過反射反射部３３０、出光部３４０、導光部３５０は、光ファイバで構成されているため光の減衰を少なくすることが出来る。
【００５６】
図６は本実施の形態の光位置検出装置を搭載した位置検出機能付きラケットについて説明するための図である。
【００５７】
本実施の形態の位置検出機能付きラケット４００は、第１の光位置検出装置４１０と第２の光位置検出装置４２０を組み合わせてラケットのスイートスポット４３０における２次元位置を検出するように構成されている。
【００５８】
すなわち第１の光位置検出装置４１０を用いて位置検出領域において位置検出用の一筋の光を遮る物の第１の軸方向（図６では縦方向）の位置を検出し、請求項１乃至８のいずれかに記載の第２の光位置検出装置を用いて位置検出領域の第１の軸方向と垂直な軸である第２の軸方向の位置（図６では横方向）を検出する。
【００５９】
ここでラケットのフレーム部４４０に、発光手段として機能するレーザー光発生装置４１２，４２２と、分光手段として機能する複数の半透過反射装置４１４，４２４と、前記複数の半透過反射装置によって分光された第２の光を光量検出手段（光センサ４５０）まで導光する導光部４２６を設けるようにすることが好ましい。
【００６０】
また位置検出領域（図６で２次元位置の検出が可能なエリアは４８０である）が当該ラケットのスイートスポット４３０を含むように設定することが好ましい。
【００６１】
また検出された位置に基づきスイートスポットにヒットしたか否か検出する手段（位置判定装置４６０）を含むようにしてもよい。
【００６２】
また、スイートスポットにヒットしたか否かに基づいて効果音を出力するスピーカ４７０を含むように構成してもよい。このようにすると本ラケットを使用するプレーヤはスピーカ４７０から出力される効果音によってスイートスポットにヒットしたか否かをリアルタイムで即座に確認できる非常に使い勝手がよい位置検出機能付きラケットを提供することが出来る。
【００６３】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の光位置検出装置の構成について説明するための図である。
【図２】各分光ポイントにおける第１の光と第２の光の光量を表した表である。
【図３】集光される光量と遮られた光の位置の関係について説明するための図である。
【図４】本実施の形態の光位置検出装置の他の構成について説明するための図である。
【図５】光ファイバ部品の構成について説明するための図である。
【図６】本実施の形態の光位置検出装置を搭載した位置検出機能付きラケットについて説明するための図である。
【符号の説明】
１  光検出装置、  １２  一筋の光、  ２０  光発生装置、３０  集光部、
３２  光センサ、  ４０  集光装置、  ５０  位置検出領域、  ５２  ハーフミラー、  ６０  位置判定装置、  ＢＰ  分光ポイント、  Ｌ１，１  Ｌ１，２・・・  第１の光、  Ｌ２，１  Ｌ２，２・・・  第２の光、
２００  光検出装置、  ＨＰ  反射ポイント、  ３００  光ファイバ部品、
３１０  入光部、  ３２０  反射部、  ３３０  半透過反射部、  ３４０  出光部、  ３５０  導光部、  ４００  位置検出機能付きラケット、  ４１０  第１の位置検出装置、  ４１０  第２の位置検出装置、  ４３０  スイートスポット４４０  フレーム部、  ４５０  光センサ、  ４６０  位置判定装置、４７０  スピーカ
【図１】
2004286478.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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