JPH01109201A - 光学式位置センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学式位置センサに関するものである。

従来の技術 車輪支持部材とその１方の車体部材間に油圧ラムよりな
る車高調整機構を設けると共に、該車輪支持部材の上下
動に連動して上下スライドする可動接点と車体部材に固
定された上下２個の固定接点とからなる車高検出スイッ
チの信号によって上記油圧ラムへの油の供給および排出
を行わせ、車高を一定に保つようにした自動車の車高調
整装置は既に開発され公開されている（例えば特公昭４
７−１３３２７号公報参照）。

又発光素子と受光素子とを対向させた所謂フォトカプラ
を用い、その間にシャッタを設け、該シャッタを車体部
材に対する車輪支持部材の上下方向変位に連動して移動
させるよう構成し、光の透過、遮断から車体部材に対す
色車輪支持部材の上下方向変位即ち車高を検出するよう
にした光学式車高センサも既に開発されている。

発明が解決しようとする問題点 上記のよに車輪支持部材の上下動に連動して上下スライ
ドする可動接点と車体部材に固定された上下２個の固定
接点とからなる所謂接触式の車高検出スイッチでは塵、
埃等の影響を受けやすく耐久性に問題があり、又そのよ
うな問題を回避するために考えられたフォトカプラを用
いた光学式車高センサにあっては非接触式のため前記の
接触式のような耐久性上の問題はないにしてもフォトカ
プラの数に相当する特定の位置しか検出できず連続的に
車高を計測することができないと言う問題を有する。

又、所定長さの受光面を有し該受光面への入射光により
発生した光電流が入射光位置と上記受光面の両端部に設
けられた電極までの距離に反比例にて分割され各電極か
ら取り出されるよう構成されている１次元位置検出素子
の該入射光位置を、車輪支持部材の車体部材に対する上
下方向変位に連動して移動するスリット付きシャッタを
通過する光線によって車高の変化を連続的に検出し得る
ようにした車高センサにおいては、１次元位置検出素子
の各電極から取り出される光電流の和と差を取る加算回
路および減算回路を必要とする他に上記光電流の差を光
電流の和で除算する除算回路を必要とするが、該除算回
路は構成が複雑で高価にならざるを得ないと言う問題を
有する。

本発明はこのような問題に対処することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明は、両端部に電極を備えた所定長さの受光面を有
し該受光面への入射光により発生した全光電流が入射光
位置と各電極との間の距離に反比例して分割され各電極
から出力される１次元位置検出素子と、該１次元位置検
出素子の各電極から出力される出力電流の演算により上
記受光面への入射光位置を求める演算回路と。

上記１次元位置検出素子の所定長さの受光面の全面にわ
たりほぼ平行な光線を照射できる光源と、上記光源と受
光面との間に位置し光源からの光線のうち一部を透過さ
せるスリットをもったスリット付きシャッタとからなり
、上記光源と１次元位置検出素子とを組合わせたものお
よびスリット付きシャッタを相対移動する２部材にそれ
ぞれ取付けた光学式位置センサにおいて、上記光源を、
１次元位置検出素子の各電極から出力される出力電流の
加算値を一定値とするよう制御する光源駆動回路の出力
電流にて点灯駆動するよう構成したことを特徴とするも
のである。

作　　　用 上記により構成の複雑な除算回路が不要となり、或はコ
ンピュータのプログラムにて処理する場合には時間のか
かる除算演算プログラムを使わずすませることができる
。

実施例 以下本発明の実施例を附図を参照して説明する。

第１図および第２図（４）　、　（ａ）は本発明に用い
られる光学的位置センサの基本的な一構成例を示すもの
で、ｌは発光ダイオード素子ＬＥＤのような発光素子１
ａおよび該発光素子１ａから発せられる発散光線を平行
光線とするコリメータレンズｌｂとからなる光源、２は
角形のスリット付きシャッタ、３はシリコンフォトダイ
オードを応用した光の入射位置を検出する１次元位置検
出素子で、上記光源１から発せられスリット付きシャッ
タ２の角形のスリット２ａを通過した平行光線が１次元
位置検出素子３に入射するよう構成されている。

上記１次元位置検出素子３は第３図に示すように高抵抗
シリコンＳｉ基板（ｉ層）の表面に単位長さ当り一定の
抵抗値を持つＰ形抵抗層、裏面にｎ°層が形成されてお
り、入射光により発生した全光電流Ｉｏは、入射光位置
と電極Ａとの間の抵抗値Ｒ×および入射光位置と電極Ｂ
との間の抵抗値（Ｒ１−Ｒｘ　）　　（ここでＲ［は電
極Ａ、Ｂ間の全抵抗値）に反比例して分割され各電極Ａ
、Ｂから取り出されるよう構成されているので、各電極
ＡおよびＢより取り出される出力電流Ｉ＾およびＩＢは
次のように表される。

ＩＡ　　＝Ｉｏ（Ｒｔ　　−ＲＸ）／ＲＬＩＢ　＝　Ｉ
ｏ−Ｒｘ／Ｒｔ ここで前記したようにＰ形抵抗層は単位長さ当り一定の
抵抗値を有するので、両電極間の抵抗値ＲＬはその間の
距離りに比例し、入射光位置と電極Ａとの間の抵抗値Ｒ
Ｘはその間の距離Ｘに比例するので、各電極Ａ、Ｂから
の出力電流工＾およびＩＢは次のように表わすことがで
きる。

ＩＡ　＝　Ｉｏ（Ｌ−Ｘ）／Ｌ Ｉａ　＝　Ｉｏ−Ｘ／Ｌ ここで出力電流Ｉ＾とＩＢとの比を取り、Ｘについて解
くと入射光位置の電極Ａからの距離又は次式のように表
わされる。

Ｘ＝　Ｉｅ−Ｌ／（Ｉａ　＋Ｉｅ）　　　　　　（１）
したがって演算回路４を用いて各電極ＡおよびＢからの
出力電流Ｉ＾およに１．の加算値（■＾＋！８）を求め
該加算値（■＾＋ＩＢ）にて出力電流Ｉ８を除算するこ
とにより、電極Ａから入射光位置までの距１ｔｘの両電
極Ａ、Ｂ間の距＃Ｌに対する比率が求められ、該比率か
ら入射光位置を求めることができる。

上記により、スリット付きシャッタ２が第２図（イ）に
示す位置から第２図（ａ）に示す位置まで移動しそれに
つれて角型のスリット２ａが１次元位置検出素子３の中
央を越えて下側に対向する位置に到達すると、該１次元
位置検出素子３への入射光位置の移動により内電極Ａお
よびＢからの出力電流ＩａおよにＩＢの大小関係は逆転
するが上記出力電流Ｉ＾およびＩｓの演算回路４による
演算により前記と同様に入射光位置を求めることができ
る。

上記のように従来の演算回路４においては、各電極Ａお
よびＢからの出力電流Ｉ＾およびＩＢの加算値（Ｘ＾＋
Ｉａ）を求めた後該加算値（■＾＋Ｉａ）にて電極Ｂか
らの出力電流！Ｂを除算しなければならないため、構成
の複雑な除算回路を必要としたり或はコンピュータのプ
ログラムにて処理する場合には時間のかかる除算演算プ
ログラムを必要とする等の問題を有する。

そこで本発明では、第４図に示すように両端部に電極Ａ
、Ｂを備えた所定長さの受光面３ａを有し該受光面３ａ
への入射光により発生した全光電流が入射光位置と各電
極Ａ、Ｂとの間の距離に反比例して分割され各電極Ａ、
Ｂから出力される１次元位置検出素子３と、該１次元位
置検出素子３の各電極Ａ、Ｂから出力される出力電流Ｉ
＾ｔＩ８の演算により上記受光面３ａに入射される入射
光位置を求める演算回路４と、上記１次元位置検出素子
３の所定長さの受光面３ａの前面にわたりほぼ平行な光
線を照射できる光源ｌと、上記光源ｌと受光面３ａとの
間に位置し光源ｌからの光線のうち一部を通過させるス
リット２ａをもったスリット付きシャッタ２とからなり
、上記光源１と１次元位置検出素子３とを組合わせたも
のおよびスリブ　・ト付きシャッタ２を相対移動する２
部材にそれぞれ取付けた光学式位置センサにおいて、上
記光源ｌを、１次元位置検出素子２の各電極Ａ。

Ｂから出力される出力電流Ｉ＾およびＩＢの加算値（Ｉ
＾＋Ｉｓ）を一定値とするよう制御する光源駆動回路５
の出力電流にて点灯駆動するよう構成したものである。

即ち光源１からスリット付きシャッタ２のスリブ）２ａ
を透過し１次元位置検出素子３の受光面３ａへの入射光
により各電極Ａ、Ｂから出力される出力電流ｒＡ、ｉｅ
はそれぞれＩ−ｖ変換器４ａ、４ｂにより電圧Ｖ＾、Ｖ
Ｂに変換された後光源駆動回路５を構成する加算器５ａ
により加算され比較器５ｂの反転入力端子ｅに入力され
、図示しない電源より可変抵抗器ＶＲを介して該比較器
５ｂの非反転入力端子ｅに入力される参照電圧と比較さ
れる。

何らかの理由（例えば光源１の汚れ等）で１次元位置検
出素子３の受光面３ａへの入射光量が減じた場合、円電
極Ａ、Ｂからの出力電流Ｉ＾、ＩＢの加算値（Ｉ＾＋Ｉ
ａ）は減少し、該加算値（ＩＡ＋ＩＢ）に比例する上記
反転入力端子ｅへの入力電圧は減少するので比較器５ｂ
の出力電流が増大し、該比較器５ｂの出力電流により点
灯される光源１は明るさを増し、これにより上記出力電
流の加算値（Ｉ＾＋Ｉｎ）の減少分を補償し、該加算値
（工＾＋Ｉａ）は一定値Ｃに保持される。

又上記とは逆に１次元位置検出素子３の受光面３ａへの
入射光量が増加した場合は上記と全く逆の過程を経て出
力電流の加算値ＣＩＡ＋Ｉ８）は一定値Ｃに保持される
。

上記により前記（１）式において分母の工＾十工８は一
定値Ｃに保持されるので、電極Ｂからの出力電流Ｉ８に
比例するＩ−Ｖ変換器４ｂの出力電圧ｖ８を取り出すこ
とにより、電極Ａから入射光位置までの距離Ｘは端なる
乗算のみの簡略な演算により求めることができる。

発明の効果 上記のように本発明によれば、受光面の入射光によって
発生した全光電流が入射光位置によって分割されて該受
光面両端部に設けられた電極から出力される１次元位置
検出素子と、該１次元位置検出素子の各電極から出力さ
れる出力電流の演算により上記受光面への入射光位置を
求める演算回路と、上記１次元位置検出素子の受光面の
前面にわたりほぼ平行な光線を照射できる光源と、上記
光源と受光面との間に位置し光源からの光線のうち一部
を透過させるスリットをもったスリット付きシャッタと
からなる光学式位置センサにおて、上記光源を、１次元
位置検出素子の各電極から出力される出力電流の加算値
を一定値とするよう制御する光源駆動回路の出力電流に
て点灯駆動するよう構成したことにより、構成が複雑で
あり且つ高価な除算回路を不要とし、又上記演算をコン
ピュータにて処理する場合には時間のかかる除算演算プ
ログラムを使わずにすむもので、構成の簡単なることと
相俟って実用上多大の効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

附図は本発明の実施例を示すもので、第１図および第２
図（４）、（０）は本発明に用いられる光学式位置セン
サの基本的な一構成例図、第３図は１次元位置検出素子
の断面図、第４図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。 ■・・・光源、２．５・・・スリット付きシャッタ、３
・・・１次元位置検出素子、４・・・演算回路、４ａ、
４ｂ・・・Ｉ−Ｖ変換器、５・・・光源駆動回路、５ａ
・・・加算器、５ｂ・・・比較器。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端部に電極を備えた所定長さの受光面を有し該受光面
   への入射光により発生した全光電流が入射光位置と各電
   極との間の距離に反比例して分割され各電極から出力さ
   れる１次元位置検出素子と、該１次元位置検出素子の各
   電極から出力される出力電流の演算により上記受光面へ
   の入射光位置を求める演算回路と、上記１次元位置検出
   素子の所定長さの受光面の全面にわたりほぼ平行な光線
   を照射できる光源と、上記光源と受光面との間に位置し
   光源からの光線のうち一部を透過させるスリットをもっ
   たスリット付きシャッタとからなり、上記光源と１次元
   位置検出素子とを組合わせたものよびスリット付きシャ
   ッタを相対移動する２部材にそれぞれ取付けた光学式位
   置センサにおいて、上記光源を、１次元位置検出素子の
   各電極から出力される出力電流の加算値を一定値とする
   よう制御する光源駆動回路の出力電流にて点灯駆動する
   よう構成したことを特徴とする光学式位置センサ。