(57)【要約】【課題】  対象からの光を受光しつつ、その対象に確実に光照射して指し示せ、しかも、その照射状態を確認できる光指示装置付き受光装置と、その装置の制御方法を提供すること。【解決手段】  対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置において、光指示装置には、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置とを設け、指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間にハーフミラーを設けると共に、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側に光指示装置を設けて、指示対象からの光は、ハーフミラーを透過させて受光装置に誘導すると共に、光指示装置からの照射光は、ハーフミラーで反射させて指示対象に誘導する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置であって、
光指示装置には、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置とを備え、
指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間には、ハーフミラーを備え、
そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側には、
指示対象からの光が、ハーフミラーを透過して受光装置に達すると共に、光指示装置からの照射光が、ハーフミラーで反射して指示対象に達する配置に、光指示装置を備える
ことを特徴とする光指示装置付き受光装置。
【請求項２】
光指示装置からハーフミラーへ向かう線分の延長上にスクリーンを配設し、
ハーフミラーを透過した光指示装置からの光をスクリーンに誘導する
請求項１に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項３】
受光装置が、１体であり、ＲＧＢの３色を受光する３ＣＣＤを備える
請求項１または２に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項４】
受光装置が、ＲＧＢの３色をそれぞれ別に受光する３体であり、
指示対象からの光を、２枚のダイクロイックミラーによってＲＧＢの３色に分離してから各受光装置に誘導する
請求項１または２に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項５】
光照射装置の可動範囲を、受光装置の受光範囲と略同一に規制し、
光指示装置による指示範囲を受光装置による受光範囲と略同一にする
請求項１ないし４に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項６】
位置調整装置が、光照射装置を平面内で移動させるＸ位置調整装置及びＹ位置調整装置を備える
請求項１ないし５に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項７】
Ｘ位置調整装置が、Ｘ方向に移動可能な駆動部材と、その駆動部材を駆動制御する駆動制御装置とを備えると共に、駆動部材に光照射装置を固設し、
Ｙ位置調整装置が、Ｙ方向に移動可能な駆動部材と、その駆動部材を駆動制御する駆動制御装置とを備えると共に、駆動部材にＸ位置調整装置を固設する
請求項６に記載の光指示装置付き受光装置。
【請求項８】
対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置において、
光指示装置には、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置とを設け、
指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間にハーフミラーを設けると共に、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側に光指示装置を設けて、
指示対象からの光は、ハーフミラーを透過させて受光装置に誘導すると共に、光指示装置からの照射光は、ハーフミラーで反射させて指示対象に誘導する
ことを特徴とする光指示装置付き受光装置の制御方法。
【請求項９】
光指示装置で、有効な照射面を循環させて照射することで、受光装置による受光領域を検知する
請求項８に記載の光指示装置付き受光装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置と、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が、他の人に対して、何か対象のありかを示す時には、「机の上の帽子」などの言葉を使うことが一般的である。他に、指や腕を指示対象の存在する方向に向けて伸ばしたり（以下、指差し誘導）、視線を指示対象の存在する方向に向ける（以下、視線誘導）など、人の音声ではなく、人の身体的特性を活かす場合もある。
【０００３】
人を摸した身体的特性を必ずしも実装していないロボットを考えた時、例えば指や腕を備えていなかったり、視線を表出できないロボットでは、指差し誘導や視線誘導に代わる新たな対象指示手段が、人との情報のやり取りには必要となる。
また、指や腕を備えていたり、視線の表出が可能なロボットであったとしても、人と人との間の情報のやり取りと同じく、指差し誘導や視線誘導自体の精度は高いとは言えない。特に、指示対象の周りに類似する指示対象がある場合、指示対象に対して一般的な方法で指差し誘導や視線誘導を行われたとしても、指示対象を誤って認知してしまうことは避け難い。
【０００４】
このような指示対象の誤認をなくすには、レーザーポインタなどによる狭い範囲の光で指示対象を照らすことで解決できる。指示対象の周囲に類似する指示対象がある場合でも、照らす範囲が指示対象より小さければ、他の指示対象を巻き込まず、希望する指示対象のみを照らし、正確な認知を誘導することが可能である。
【０００５】
レーザーポインタなどの光照射装置を実装する場合、問題なく照射させるためには、その実装場所をどこにすればよいか、という問題が発生する。例えば、照射光が、ロボット等の体の一部によって遮られてはいけない。
また、実際に指示対象を照射して示した場合、照射が正しく行えているかの確認はどのようにすればよいか、という問題も生じる。
【０００６】
レーザーポインタ等の光照射装置に関する従来の技術には、特許文献１〜４などがある。
【特許文献１】特開２００４−５４８７３「レーザーポインターによる画面操作システム」
【特許文献２】特開２００４−２８１９３２「レーザー発光モジュール、ウィンドウキャップ、レーザーポインタ、および発光モジュール」
【特許文献３】特開２００１−２３６１８１「ポインティングデバイス」
【特許文献４】特開平７−２７９９９「レーザ型ポインタ」
【０００７】
しかし、従来技術では、レーザーポインタなどの光指示装置において、確実に視覚手段の視野範囲内の指示対象を照射でき、同時に、視覚手段で照射状態の確認を行える手段はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、対象からの光を受光しつつ、その対象に確実に光照射して指し示せ、しかも、その照射状態を確認できる光指示装置付き受光装置と、その装置の制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光指示装置付き受光装置は次の構成を備える。すなわち、対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置であって、光指示装置には、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置とを備え、指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間には、ハーフミラーを備え、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側には、指示対象からの光が、ハーフミラーを透過して受光装置に達すると共に、光指示装置からの照射光が、ハーフミラーで反射して指示対象に達する配置に、光指示装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、光指示装置からハーフミラーへ向かう線分の延長上にスクリーンを配設し、ハーフミラーを透過した光指示装置からの光をスクリーンに誘導して、必要なときにそのスクリーンの目視により照射状態を確認できるようにしてもよい。
【００１１】
受光装置を１体として、ＲＧＢの３色を受光する３ＣＣＤを設けてもよい。
【００１２】
受光装置を、ＲＧＢの３色をそれぞれ別に受光する３体として、指示対象からの光を、２枚のダイクロイックミラーによってＲＧＢの３色に分離してから各受光装置に誘導してもよい。
【００１３】
光照射装置の可動範囲を、受光装置の受光範囲と略同一に規制し、光指示装置による指示範囲を受光装置による受光範囲と略同一にして、見えていない部分への光誘導を抑止してもよい。
【００１４】
位置調整装置を、光照射装置を平面内で移動させるＸ位置調整装置及びＹ位置調整装置で構成して、簡素な構成に寄与させてもよい。
【００１５】
Ｘ位置調整装置に、Ｘ方向に移動可能な駆動部材と、その駆動部材を駆動制御する駆動制御装置とを設けると共に、駆動部材に光照射装置を固設し、Ｙ位置調整装置に、Ｙ方向に移動可能な駆動部材と、その駆動部材を駆動制御する駆動制御装置とを設けると共に、駆動部材にＸ位置調整装置を固設してもよい。
【００１６】
本発明の光指示装置付き受光装置の制御方法は、対象からの光を受光する受光装置と、その対象に光束を照射して指し示す光指示装置とを有する光指示装置付き受光装置において、光指示装置には、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置とを設け、指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間にハーフミラーを設けると共に、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側に光指示装置を設けて、指示対象からの光は、ハーフミラーを透過させて受光装置に誘導すると共に、光指示装置からの照射光は、ハーフミラーで反射させて指示対象に誘導することを特徴とする。
【００１７】
ここで、光指示装置で、有効な照射面を循環させて照射することで、受光装置による受光領域を検知できるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、指示対象からの光を受光する受光用レンズと受光装置との間にハーフミラーがあり、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側に光指示装置があり、指示対象からの光は、ハーフミラーを透過させて受光装置に誘導され、光指示装置からの照射光は、ハーフミラーで反射させて指示対象に誘導される。そのため、指示対象からの光を確実に受光しつつ、指示対象に確実に光照射して指し示せる。また、ハーフミラーを透過した光指示装置からの光をスクリーンに誘導することで、必要なときにそのスクリーンの目視により照射状態を確認することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を基に本発明の実施形態を説明する。
光照射装置の最も理想的な配置は、指示対象がいかなる場所にあっても、遮蔽物に邪魔されずに、確実に照射できる位置である。
人がレーザーポインタで指示対象を照射する場合は、通常は照射光が自分の腕などに当たらないように留意している。ロボットなどに光照射装置を実装させる場合は、ロボット自体に当たりやすいようなロボット内部ではなく、ロボットの外側で、かつ、指示対象に近い位置で実装させた方が都合がよい。
人がレーザーポインタで照射する場合、通常は照射光が照射された指示対象を視覚的に認識容易である。指示対象を照射したはよいが、その指示対象が自分の腕などで隠れて、視認できなくならないように留意している。
【００２０】
このように、視覚手段と光照射装置のジレンマ的な問題がある。視覚手段と指示対象の間に光照射装置を実装した場合には、光照射装置が視覚手段の視野を塞いでしまい、指示対象を見失ったり、視野が狭くなる問題がある。また、光照射装置と指示対象の間に自分の身体的な遮蔽物がある場合には、光照射装置から指示対象までの照射が不可能になったり、照射範囲が狭くなる問題がある。
これらは、視野が狭い場合は大きな問題にはならないが、視野が広い場合には問題となる。例えば全方向レンズなど、人の目の視野より遙かに広い空間を撮像できるレンズでは、照射光が機材に隠蔽されないように、同時に、光照射装置がレンズの受光領域を狭めないように、光照射装置をどこに設置するのか、ということが解決困難な問題になる。
【００２１】
光照射結果の最も理想的な確認仕様は、指示対象がいかなる場所にあっても、対象物ならびにそれに対する照射状態などが遮蔽物に邪魔されずに確認できることである。
人がレーザーポインタで指示対象を照射するときは、通常は指示対象を見て確認しながら照射している。照射後、自分の想定より少し照射位置がずれていた場合などは、臨機応変に照射位置を修正するのが一般的である。これは指示対象が見えているから可能な行為である。
逆に、指示対象が見えていない場合には、そもそも照射が困難であり、また照射自体が正しく行えているかどうかの判断も難しい。
【００２２】
これは、視覚手段を実装したロボット等でも同様である。光照射装置から照射された光が、確実に視覚手段の視野内にあることが望ましい。故障や調整という局面を考えるならば、視野外に照射できないなどの物理的制約を具備させた方が、かえって故障箇所の断定が容易になるなど好ましいことが多い。
【００２３】
図１は、本発明の要部を示す説明図である。
光指示装置には、レーザーポインタなど、光を照射して指示対象を指し示す光照射装置と、その光照射装置の位置を調整する位置調整装置が備わる。
この光指示装置は、様々な特徴をもつレンズを用いても実装できるようにするため、必然的に受光用レンズよりも光路的に後方である必要があり、また、受光してしまってからでは受光装置が光路を塞ぐので光で指示が困難となる。そのため、必然的に光路上問題にならないようにするためには、受光用レンズと受光装置の間に配置する必要がある。
【００２４】
すなわち、図示のように、受光用レンズと受光装置の間にハーフミラーを設け、そのハーフミラーに関して指示対象と同じ側に光指示装置を配置する。
これによって、光指示装置からの照射光は、遮蔽されることなく、ハーフミラーにより反射されて指示対象に達する。指示対象からの光も、遮蔽されることなく、ハーフミラーを透過して受光装置に達する。
【００２５】
ハーフミラーの反射率及び透過率を、例えばそれぞれ５０％とすると、指示対象からの光の半分が受光装置に達し、残り半分はハーフミラーでの反射によって光指示装置側へ導かれる。同様に、光指示装置からの光の半分はハーフミラーでの反射によって指示対象に達するが、残り半分は透過して直進する。この透過光をスクリーン類に照射すれば、光指示装置の照射状態を必要なときに外部から目視等によって監視できる。
複雑な構造であるほど、故障時の問題切り分けは早期修復に向けて重要であるので、このように装置の可動が正常であるかどうかを確認できることは意義深い。例えば、指示確認スクリーンで視認すると正しく光誘導が行われているのに、実際の指示対象に光が届いていない場合ならば、プリズム部分やレンズ部分に故障があると認識することに役立つ。
【００２６】
ここで、光指示装置は、受光装置と同一サイズの平面上で、任意の点で発光が可能な装置を用いることが好ましい。これによると、他の受光装置が受光できない視野周辺のエリアには、同様に、光で指示することができなくなる。そのため、見えていない部分への光誘導が発生することを防ぐことが可能となる。
見える指示対象のみを指示するという点を逆に考えれば、見えない指示対象は指示できないというメリットにつながる。これによって、センサ等の誤作動由来のミスを物理的に抑止することが可能となる。
【００２７】
図示の受光装置は、ＲＧＢの３色を受光するタイプであり、図２に示す３ＣＣＤ装置が備わっている。
３ＣＣＤは、受光レンズからの光を分光プリズム内のダイクロイックミラーの反射によってＲＧＢの３色に分光し、それぞれのＣＣＤによって光電変換を行なう。ダイクロイックミラーは、ＲＧＢそれぞれの光を波長によって透過、反射させることによって色を分離する。
【００２８】
図３は、別実施例の要部を示す説明図である。
本実施例では、指示対象からの光を、２枚のダイクロイックミラーによってＲＧＢの３色に分離してから各受光装置で受光する。
図示の例では、指示対象からの光は、Ｇ成分を反射するダイクロイックミラーと、Ｂ成分を反射するダイクロイックミラーを順に介し、残ったＲ成分がハーフミラーを透過して、Ｒ成分の受光装置に達している。
【００２９】
図４は、本発明の一用途を例示するものであり、視野の確認用循環照明を示す説明図である。
光指示装置で、有効な照射面を、例えば折れ線状で左上から右下まで順次循環させて照射すれば、対応する受光装置が受光している実世界の受光領域を示すことができる。
例えば、これをビルの防犯用監視装置などに組み込めば、どこまでが監視している領域なのかを、監視モニタを見ずとも、現場で知ることができる。これは、監視カメラの監視範囲の微調整などに有効である。また、循環照射している状態で、別のカメラを用い長時間露光撮影すれば、実世界での視野を静止画として保存することもできる。また、図４のように直線的な移動によって、レンズ固有の樽・糸巻き型歪曲収差の影響を具体的に知ることも可能である。
【００３０】
図５は、光指示装置の一例を示す斜視模式図であり、図６及び７は、それぞれＸ位置調整装置及びＹ位置調整装置の説明図である。
照射光の発光及び消光の制御装置を備えた光指示装置には、光照射装置と、その位置をＸＹ平面内で調整するＸ位置調整装置及びＹ位置調整装置が備わる。
光照射装置はＸ位置調整装置に設置され、そのＸ位置調整装置はＹ位置調整装置に設置されることで、光照射装置の位置がＸＹ平面内で調整される。
【００３１】
Ｘ位置調整装置において、光照射装置は、Ｘ軸方向に架設されたベルトに固定されている。そのベルトは、２つのプーリーに支持される。一方のプーリーには、プーリーを所望量回転させ、所望の位置に光照射装置を移動させるためのステッピングモーターとその制御装置が接続されている。他方のプーリーには、プーリーの回転量を読み取ることにより、光照射装置の位置を検知するためのロータリーエンコーダーが接続されている。
【００３２】
同様に、Ｙ位置調整装置においては、Ｘ位置調整装置が、Ｙ軸方向に架設されたベルトに固定されている。そのベルトは、２つのプーリーに支持される。一方のプーリーには、プーリーを所望量回転させ、所望の位置に光照射装置を移動させるためのステッピングモーターとその制御装置が接続されている。他方のプーリーには、プーリーの回転量を読み取ることにより、光照射装置の位置を検知するためのロータリーエンコーダーが接続されている。
以上の構成により、利用者は受光範囲中、所望の座標（Ｘ，Ｙ）を照射したり、照射を中止したりが可能となり、また、光照射装置の座標を知ることも可能となる。
【００３３】
ここで、光照射装置のＸＹ可動範囲は、受光装置の受光範囲と等しくなるように設計しておくことが好ましい。これにより、視野と照射可能な範囲が等しくなり、見えていない部分への光誘導が防止される。
【００３４】
上述のようなＸＹ位置調整は、フラットベッド型ＸＹプロッタなどとして知られている従来公知技術を適宜援用することも可能である。
また、Ｚ位置調整装置を付設して、１次独立な３軸方向で光照射装置の位置を調整してもよい。
また、位置調整は、直線移動に限らず、回転軸の角度調整による回転移動を含めてもよい。
【００３５】
位置調整用の機構も、ベルト及びプーリーに限らず、ラック及びピニオンや、ウォーム及びウォームホイールの噛合、リニアモーター及びリニアガイドウェイの組み合わせなど、従来公知技術を適宜利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によると、簡素な構成でありながら、対象からの光を受光しつつ、その対象に確実に光照射して指し示せ、しかも、その照射状態を確認できるので、レーザーポインタなどの光指示装置や、監視カメラなどの防犯分野などに容易に適用可能であり、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の要部を示す説明図
【図２】受光装置を例示する説明図
【図３】本発明の別実施例の要部を示す説明図
【図４】本発明の一用途を例示する視野確認用循環照明を示す説明図
【図５】光指示装置の一例を示す斜視模式図
【図６】Ｘ位置調整装置の説明図
【図７】Ｙ位置調整装置の説明図
【図１】
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【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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【図７】
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