JPH01187985A - 光ポテンショメータ - 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】 〔概要〕 本発明は光ボテンシゴメータ、特に非接触の位置や角度
変位を電圧値に変換する光ポテンショメークの（１４造
に関し、 ｍ　ｂ”Ｕ膜や光導電膜の不均一性を原因とする誤差を
捕正し、電位分布特性や出力電圧特性の直線性を向上さ
Ｉることを目的とし、 同一基板上に設けられる光導電膜上に、一対の第１，２
の電極膜と、該電極膜間に二つ以上の抵抗膜とを具備し
、 前記第１．２の電極膜が外部端子に接続され、前記二つ
以上の抵抗膜が並列に接続され、かつ該抵抗膜の一端が
外部端子に接続され、他の一端が外部端子に接続され、 前記第１．２の抵抗膜の同電位となる数カ所の位置が相
互に金属線若しくは金属膜により短絡されていることを
含み構成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は光ボテンシゴメータに関するものであり、更に
詳しく言えば非接触の位置や角度変位を電圧値に直線的
に変換する光ポテンショメータの（１カ造に関するもの
である。

（従来の技術） 第５．６図は従来例に係る説明図である。

第５図（ａ）〜（ｃ）は従来例に係る光ポテンショメー
タの構造図であり、同図（ａ）はその平面図を示してい
る。

図において、１はＮｉＣｒ膜又はＣｒ−５ｉＯ１１Ｑ等
の抵）ｆ［膜、２はＣｄＳｃ膜又はＣｄ　（ＳｅＳ）膜
等の光導電膜１３はＣｒ−Ａｕ　ｌｐ３又はＮｉＣｒ−
Ａｕ膜等の電極膜、６はスポット光である。

また、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｙ矢視断面図であ
る０図において、４は抵抗膜１や電（７ｉ！膜３を絶縁
保護する透明保護膜であり、シリコン樹脂等により形成
されている。５はガラス板やアルミナ板等の基板である
。

同図（Ｃ）は光ポテンショメークの等価回路図であり、
図において、Ｒは抵抗、Ｔ、〜Ｔ３は外部端子、Ｌは抵
抗Ｒの全長であり、例えば１０（ｎｍ）程度である。な
おＳは位置であり、スポット光６が全長りの間、かつ抵
抗膜１と電極膜３との間の光導ＴＬ膜２を照射する位置
である。また、６は幅２［ａｎ）程度のスポット光であ
り、光源と光スポツト照射回転装置等のマスクとにより
、電気的、機械的な位置変位や角度変位に従って、例え
ば位置Ｓにおいて抵抗膜１と電極膜３との間の光導電膜
２を電気的に導通ずる。

これ等により光ポテンショメークを構成し、その機能は
、電気的、機械的な位置変位や角度変位を光６を介して
電圧値に変換し、これにより非接触の位置変位や角度変
位を検知することである。

第ＧＩＡは従来例に係る光ポテンショメータの問題点を
説明する図であり、同図（ａ）は電位差計回路図を示し
ている。

図において、■。は光ポテンショメータのＴ。

、Ｔ２間に印加される電ａ電圧（例えば直流電圧）、Ｖ
　（ｓ）はＴ、、Ｔ、間の電圧であり、位置Ｓにおける
電位差である。

同図（ｂ）は光ポテンショメータの電位分布特性図であ
る。図において、縦軸は１！源電圧■。と電位差Ｖ　（
ｓ）との比を示す電位分布であり、横軸は位置Ｓを示し
ている。

また、実線に示した７は実際の電位分布特性であり、例
えば抵抗膜１に不良部分９を含むために、その抵抗Ｒの
分布が不均一となり完全な直線とならない。なお、８は
理想電位分布特性を示している。また、不良部分９は、
成膜技術において抵抗膜１の薄膜化不均一により同一場
所には、確率的に同時に発生しない。

（発明が解決しようとする問題点〕 ところで従来例によれば、第６図（ｂ）に示す実際の電
位分布直線７のような抵抗膜１に不良部分９を内在する
光ボテンシジメータを電気的、機械的な位置、角度の検
知器として用いている。

しかし、現状の抵抗膜１に係る成膜技術では、シート抵
抗値の均一性化は、±０．５％程度が限度である。また
光導電膜２の不均一性は、光ポテンショメータの出力電
圧が小さい範囲において顕著である。

従って、次のような問題点がある。

■出力電圧対泣面の関係を示す実際の電位分布特性７が
完全な直線特性（現状では１１％が限度）とならないた
め、真の位置とその出力電圧との間に誤差を招く。

■光導電膜２の不均一性により検知位置範囲によって、
その出ツノ電圧に誤差を含む。

本発明は、かがる従来例の問題点に漏み創作されたもの
であり、抵抗膜や光導電膜の不均一性を原因とする誤差
をｆｉｌｉ正し、電位分布特性や出力電圧特性の直線性
を向」；させることを可能とする光ポテンショメータの
提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明の光ボテンシジメータは、その一実施例を第１〜
４図に示すように同一基板１５上に設けられる光導電膜
１２上に、一対の第１．２の電極膜１３ａ、１３ｂと、
該電極膜１３ａ、１３ｂ間に二つ以上の抵抗膜１１ａ、
１１ｂとを具備し、前記第１．２の電極膜１３ａ、１３
ｂが外部端子Ｔ＋３に接続され、 前記二つ以上の抵抗Ｗｉ１１ａ、１１ｂが並列に接続さ
れ、かつ該抵抗膜１１ａ、１１ｂの一端が外部端子Ｔ１
１に接続され、他の一端が外部端子ＴＩ！に接続され、 前記第１．２の抵抗膜＋１ａ、１１ｂの同電位となる数
カ所の位置が相互に金属線若しくは金属膜１７により短
絡されていることを特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用〕

本発明によれば二つ以上の抵抗膜を並列接続し、かつ該
抵抗膜の同電位となる数カ所の位置を相互に金属線若し
くは金属膜により短絡している。このため、一方の抵抗
膜のシート抵抗分布等の不均一性を他の抵抗膜のシート
抵抗分布等によりｔＪ正することが可能となる。

これにより電位分布特性の直線性の向上を図ることが可
能となる。

また、本発明によれば第１．２の抵抗膜間に電位分布補
正用の第３の抵抗■りを設けている。このため、第１．
２の抵抗膜のシート抵抗分布等の不均一性を相互に補正
、し、さらに第３の抵抗膜のシート抵抗分布等により補
正することが可能となる。

これにより、電位分布特性の直線性をさらに向上させる
ことが可能となる。

〔実施例］ 次にＶを参照しながら本発明の実施例について説明する
。

第１〜４図は本発明の実施例に係る光ボテンンヨメータ
の説明図であり、第１図は本発明の第１の実施例に係る
光ボテンンヨメータの構８図を示している。

同図（ａ）は光ボテンシロメータの平面図であり、図に
おいて、１１ａ、１１ｂは光導電１１’２１２上に設け
られるＮｉＣｒ１７又はＣｒ−３ｉＯ１ｉ等の抵抗膜で
ある。なお１氏抗膜１１ａ、１１ｂのシー１−１氏ｌ冗
イ直は３０．０Ω／口程度であり、本発明の実施例では
全長Ｌ＝ｌＯ（冊〕における１氏Ｉ冗（直Ｒ１ま８００
〔Ω〕〜１．５　（ＫΩ〕程度である。

また、抵抗１ｆ！Ｊ１１ａと１１ｂとは並列に接続され
、その一方を外部端子Ｔ１１に電気的に接続され、他方
を外部端子Ｔ、□に同様に接続されている。

なお、１７は抵抗膜１１ａ、１１ｂの同電位部分を短絡
する細い金属膜又は金属線である。

１２はＣｄＳｅ膜又はＣｄ　（ＳｅＳ）膜等の光導電膜
であり、一定紙のＣｄＳｅ、　ＣｄＳ粉体等を蒸着法や
スパンタリング法により、所定の雰囲気下（例えばＣｄ
Ｃｆｆ。

ガス）において、熱処理（例えば５５０°Ｃ程度）をす
ることにより形成される。

１３ａ、１３ｂは、Ｉ：、ｒ−Ａｕ　Ｆｔ又はＮｉＣｒ
−へＵ膜等の電極膜である。なお、電極膜１３ａ、Ｌ３
ｂの一方は、外部端子Ｔｌｊに電気的に接続されている
。

また、電極膜１３ａ、１３ｂと、抵抗膜１１ａ。

１１ｂとはある離隔距離を一定に保って、光導電膜１２
上に設置されている。

１６は幅２〔耐〕程度のスポット光であり、不図示のミ
ニチェアランプ等の光源と、光スポ・ソトｙ、ｕ＋回転
装置等のマスクとにより形成される。なお光１６は、電
気的、数域的な位置変位や角度変位に従って、抵抗膜１
１ａ、１１ｂと電極膜１３ａ、１３ｂとの光導電１１２
１２に照射され、これにより該光導電ｍ１２を電気的に
導通ずる。

また同図（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｙ矢視断面図であ
り、同図を参照しながら光ポテンショメータの形成工程
を説明する。

ｌにおいて、ガラス、アルミナ及びセラノミンク等の基
板１５にＣｄ　（ＳｃＳ）　：Ｃｕ蒸着膜等の光導電膜
１２をＣｄＣｌ２を用いて約５５０°Ｃ１７０分間熱処
理する。次に光導電膜１２上に旧Ｃｒ−Ｃｕ膜等の電極
膜１３ａ、１３ｂを形成し、同電位部分を細い金属線１
７等で短絡し、透明保護ＩＩり１４を全面に形成して絶
縁する。

なお、透明保護膜１４は抵抗膜１１ａ、１１ｂや電極ｖ
１３ａ、］１３ｂを保護絶縁し、光１６を透過するシリ
コン樹脂等である。

同図（Ｃ）は本発明の第１の実施例の光ポテンショメー
クに係る等価回路図である。図において、Ｒは抵抗１１
９１１ａ、１１ｂの抵抗、Ｔ　ｌ　ｌ〜Ｔ　Ｉ　’ｌは
外部端子、Ｌは抵抗Ｒの全長であり、本発明の実施例で
は１０（ｍｍ）である。なおＳは位置であり、スポット
光１６が全ＷＬの間、かつ抵１ｆＣ膜１１ａ、１１ｂと
ＴＬ極ｖ、１３ａ、１３ｂとの間の光導電１１１２１２
に照射される位置である。

なお、等価回路図中、矢印で示す部分はスポット光１６
が光導電膜１２に照射された結果化した導通部分である
。従って光１６は摺動抵抗器の摺動子の機能を有してい
る。なおスポソｌ□光１６が照射されないときは、摺動
子に相当する導通部分は無くなり、等価回路図中の央部
の部分も無くなる。

これ等により第１の実施例に係る光ボテンンヨメータを
構成する。

第２図は本発明の第１の実施例に係る電位分布特性の説
明図であり、同図（ａ）は電位差計回路図を示している
。

図において、■。は光ボテンシゴメータＴ１．。

７１２間に印加される？Ｈａ電圧（例えば直流電圧）、
Ｖ　（ｓ）は同様にＴ　１ｇｌ　Ｔｌ１間の電圧であり
、位置Ｓにおける電位差である。

同図（ｂ）は光ポテンショメータの電位分布特性図であ
る。図において、縦軸は電位分布Ｖ　（ｓ）／Ｖ、であ
り、横軸は位置Ｓを示している。

なお破線に示した１８は理想、電位分布特性であり、電
位分布Ｖ（ｓ）／Ｖｏと位置Ｓとは直線的（−次間数的
）に変化し、誤差を全（含まない。また、実線に示した
Ａ１は抵抗膜１１ａの電位分布特性であり、１つは抵抗
膜１１ａのシート抵抗分布等の不均一性を特徴とする特
性Ａ１の不良部分である。

また、−点鎖線に示したＢ、は抵抗膜１１ｂの電位分布
特性であり、２０は、同様に抵ｔ）１膜１１ｂのシート
抵抗分布等の不均一性を特徴とする特性Ｂ１の不良部分
である。

なお、二点鎖線に示した２１は電位分布特性Ａ１と電位
分布特性Ｂ１とを合成した合成電位分布特性である。

これにより、光導電Ｉ＋！；！１２の特性を無視すれば
、特性Ａ、の不良部分１９は、電位分布特性Ｂ１によっ
て補正し、特性Ｂ、の不良部分２０は、電位分布特性Ａ
、によって補正し、測定誤差を抑制することができる。

第３図は本発明の第１の実施例に係る出力電圧分布特性
の説明図であり、同図（ａ）は光ＩＳ電膜１２の明抵抗
を考慮した電位差計回路図を示している。

図において、ｒ、、ｒｂは光導電１’ｌ’２１２に光が
照射されたときに生ずる明抵抗（寄生抵抗）であり、位
置Ｓによって抵抗膜１１ａ、１１＋）と同１ｒに不均一
となっている。またＶｅ　（ｓ）は光ボテイショメータ
の外部端子Ｔｌｚ、ＴＩ□に現れる出力電圧である。な
おＶｏは外部端子Ｔ１１．Ｔ１□に印加する直流電圧で
ある。

同図（ｂ）は本発明の第１の実施例の光ポテンショメー
タに係る出力電圧分布特性図を示している。図において
、縦軸は出力電圧分布Ｖ、（ｓ）　／Ｖｏであり、４Ｍ
軸は位Ｉｓを示している。

また、破線に示した２２は抵抗膜１１．ａ、１．１ｂに
不均一性を含まない理想的な抵抗膜の電位分布特性を示
している。

なお、実線に示したＡ２は、光導電膜１２の明抵抗を考
慮した出力電圧分布特性であり、同様に一点鎖線に示し
たＢ２は光導電膜１２の明抵抗をｑ　ｌｉ　Ｉ、た出力
電圧分布特性である。

また、二点鎖線に示した２３は出力電圧分布特性Δ２と
出力電圧分布特性Ｂ２とを合成した合成出力分布特性で
ある。

これにより、抵抗膜１１ａ、１１ｂの電位分布特性を無
視すれば特性Ａ２の光導ＴＬ膜１２の不均一性を出力電
圧分布特性Ｂ２により補正し、特性Ｂ、の光導電膜１２
の不均一性を出力電圧分布特性Ａ２により補正し、位置
、角度変位等の測定誤差を抑制することができる。

第４図は本発明の第２の実施例に係る光ポテンショメー
クの構造図であり、同図（ａ）はその平面図を示してい
る。

なお、第１の実施例と異なるのは、第１．２の抵抗膜３
１ａと１３１ｂとの間に第３の抵抗膜３１ｃを設けてい
る点である。

図において１３１ａ１３１ｂは第１の実施例と同様に抵
抗膜１３２は光導電膜１３３ａ１３３ｂは一対の電極膜
である。

なお１３１ｃは抵抗１１２３１ａ１３１ｂの電位分布を
補正する電位分布補正用の抵抗ｎりである。また、抵抗
膜３１ａと１３１ｂと、電位分布補正用の抵抗Ｆ！３１
Ｃとは並列に接続され、その一方を外部端子Ｔｅｌに電
気的に接続され、他方を外部端子Ｔ２２に同様に接続さ
れている。なお１３７は抵１に膜３１ａと、電位分布（
１１ｉ正川の抵抗膜３１ｃと、抵抗膜３１ｂとの同電位
部分を短絡する細い金属膜又は金属線である。また１３
６はスボント光である。

同図（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｙ矢視断面図である。

図において１３４は抵抗膜３１ａ１３１ｂ、電位分布１
ｉｔｔ正用の抵抗膜３１ｃ及び電極膜３３ａ１３３ｂを
絶縁保護し、かつスボント光３６を透過させる透明保護
膜である。なお３５は基板であり１３７は金属線等であ
る。

同図（Ｃ）は本発明の第２の実施例の光ボテンンヨメー
タに係る等価回路図である０図において、Ｒは第１の実
施例と同様に抵抗膜３１ａ１３１ｂ、電位分布補正用の
抵抗膜３１ｃの抵抗、Ｔｅｌ〜Ｔ２３は外部端子、Ｌは
全長、Ｓはスボント光３６が照射される位置である。ま
た３７は抵抗Ｒの同電位部分を短絡した金属線等である
。

これ等により第２の実施例の光ポテンショメータを構成
する。

このようにして、二つ以上の抵抗膜１１ａ。

１１ｂや３１ａ１３１ｂ１３１ｃを並列接続し、かつ該
抵抗膜１１ａ、１１ｂ１３１ａ１３１ｂ。

３１ｃの同電位となる数カ所の位置を相互に金属膜若し
くは金属線１７や３７により短絡している。

このため、一方の抵抗膜のシート抵抗分布等の不均一性
による電位分布特性Ａ１を他の抵抗膜のシート抵抗分布
等の電位分布特性Ｂ２により補正することが可能となる
。

これにより、合成電位分布特性２Ｉの直線性の向上を図
ることが可能となる。

また本発明によれば、抵抗膜３１ａと１３１ｂとの間に
電位分布補正用の抵抗膜３１ｃを設けている。このため
、抵抗ｖ３１ａ１３１ｂのシート抵抗分布等の不均一性
を相互に補正し、さらに電位分布補正用の抵抗膜のシー
ト抵抗分布等により＄ｉｌｉ正することが可能となる。

これにより電位分布特性の直線性をより一層向上させる
ことが可能となる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、二つ以上の抵抗膜
を並列接続かつ、同電位部分を短絡接続することにより
、相互に電位分布を補正することができる。このため光
ポテンショメータの電位分布特性や出力電圧特性の直線
性を良くすることが可能となる。

これにより、電気的、機械的な位置、角度変位等の測定
値の誤差を極力少なくすることができ、測定精度を向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る光ボテンショメ
ータの構造図、 第２図は、本発明の第１の実施例に係る電位分布特性の
説明図、 第３図は、本発明の第１の実施例に係る出力電圧分布特
性の説明図、 第４図は、本発明の第２の実施例に係る光ポテンショメ
ータの構造図、 第５閃は、従来例に係る光ポテンショメータの構造図、 第６図は、従来例に係る光ポテンショメータの問題点を
説明する図である。 （符号の説明） １、１１ａ、１１ｂ１３１ａ１３１ｂ　・・・抵）元膜
、３１ｃ・・・電位分布補正用の抵抗膜、２．１２．３
２・・・光導電膜、 ３．１３ａ、１３ｂ１３３ａ１３３ｂ　−電１蛋膜、４
．１４．３４・・・透明保護膜、 ５．１５．３５　　・・・基（反、 ６．１６．３６・・・スポット光、 ７・・・実際の電位分布特性、 ８．１８・・・理想電位分布特性、 ９．１９・・・不良部分、特性Ａ、の不良部分、１７．
３７・・・金属線等、 ２０・・・特性Ｂ、の不良部分、 ２１・・・合成電位分布特性、 ２２・・・抵抗膜の電位分布特性、 ２３・・・合成出力電圧分布特性、 Ａ、、　Ｂ、・・・電位分布特性、 Ａ、、　Ｂ２・・・出力電圧分布特性、Ｐ・・・砥面、 ｒａ　＋　ｒｂ・・・明抵抗、 ν。・・・直流電圧、 Ｖ（ｓ）・・・電位差、 Ｖ、（ｓ）・・・出力電圧、 Ｖ（ｓ）　／ｖｏ・・・電位分布、 Ｖ、（ｓ）　／Ｖ。・・・出力電圧分布、Ｓ・・・位置
、 ［、・・・全長。 県　１　図 ビ （ミ） （ｂン ￥−で追η５４−１−ｎプシ屓立刺１て１糸５４居有ン
九有Ｐ勘→引カ説田Ｉコ第２図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一基板（１５）上に設けられる光導電膜（１２
   ）上に、一対の第１、２の電極膜（１３ａ、１３ｂ）と
   、該電極膜（１３ａ、１３ｂ）間に二つ以上の抵抗膜（
   １１ａ、１１ｂ）とを具備し、 前記第１、２の電極膜（１３ａ、１３ｂ）が外部端子（
   Ｔ＿１＿３）に接続され、 前記二つ以上の抵抗膜（１１ａ、１１ｂ）が並列に接続
   され、かつ該抵抗膜（１１ａ、１１ｂ）の一端が外部端
   子（Ｔ＿１＿１）に接続され、他の一端が外部端子（Ｔ
   ＿１＿２）に接続され、 前記第１、２の抵抗膜（１１ａ、１１ｂ）の同電位とな
   る数ヵ所の位置が相互に金属線若しくは金属膜（１７）
   により短絡されていることを特徴とする光ポテンショメ
   ータ。
2. （２）同一基板（３５）上に、一対の第１、２の電極膜
   （３３ａ、３３ｂ）と、該電極膜（３３ａ、３３ｂ）間
   に第１、２及び３の抵抗膜（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）
   とを具備し、 前記第３の抵抗膜（３１ｃ）が電位分布補正用の抵抗膜
   であり、 前記第１、２の電極膜（３３ａ、３３ｂ）が外部端子（
   Ｔ＿２＿３）に接続され、 前記第１、２及び３の抵抗膜（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ
   ）が並列に接続され、かつ該抵抗膜（３１ａ、３１ｂ、
   ３１ｃ）の一端が外部端子（Ｔ＿２＿１）に接続され、
   他の一端が外部端子（Ｔ＿２＿２）に接続され、 前記第１、２及び３の抵抗膜（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ
   ）の同電位となる数ヵ所の位置が相互に金属線若しくは
   金属膜（３７）により短絡されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載する光ポテンショメータ。