光センサーとしてのLEDの応用LEDを利用した物体の位置計測による運動解析

摘要

市販されている実験装置を利用した学生実験では,実験テキストの指示に沿って作業を進め,規定の再現実験に終始するのみである. したがって,教科書内容の理解を深めることはできるが,いま学生に求められる自主的な学習や発展的な学習へと展開することが難しい.われわれは,学生が授業や授業時間外にも実験を通じた発展学習が可能となる実験環境の提供を目的とし,LEDを利用した実験装置の開発や実験テーマの拡充,授業実践を行っている. LEDはその光起電力効果によって光センサーとしても利用でき,以下のようなメリットがある.堅牢かつ安価であるだけでなく,受光面が小さく視野角が狭いため対象物の位置計測を正確に行うことができる. また小型であるゆえにセンサーを密に配置でき,各局所の速度や加速度の詳細な位置依存性解析を可能とする. さらに,LED発光波長より長い波長の光に対してはLEDセンサーの感度がほぼ無視できるため,太陽光や蛍光灯といった外部光の影響を抑えるという利点もある.