JPH02246174A - 光ポテンショメータの作動方法 - Google Patents
光ポテンショメータの作動方法Info
- Publication number
- JPH02246174A JPH02246174A JP1066021A JP6602189A JPH02246174A JP H02246174 A JPH02246174 A JP H02246174A JP 1066021 A JP1066021 A JP 1066021A JP 6602189 A JP6602189 A JP 6602189A JP H02246174 A JPH02246174 A JP H02246174A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- spot
- potentiometer
- irradiated
- light spot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Adjustable Resistors (AREA)
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。
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〕
物体の空間的座標位置を、照射光の位置を光学的に検出
することにより検出する光ポテンショメータの作動方法
に関し、 光スポットの入射に対する出力の応答速度を高めること
を目的とし、 光導電膜を有する光ポテンショメータに所定の大きさの
光スポットを照射するに際し、光スポットの中心幅の両
側に予め減衰した光量のバイアス光を照射するように構
成する。
することにより検出する光ポテンショメータの作動方法
に関し、 光スポットの入射に対する出力の応答速度を高めること
を目的とし、 光導電膜を有する光ポテンショメータに所定の大きさの
光スポットを照射するに際し、光スポットの中心幅の両
側に予め減衰した光量のバイアス光を照射するように構
成する。
本発明は物体の空間的座標位置を、画像を走査すること
なく照射光の位置を光学的に検出することにより検出す
る非接触式の光ポテンシヨメータの作動方法に関する。
なく照射光の位置を光学的に検出することにより検出す
る非接触式の光ポテンシヨメータの作動方法に関する。
種々の非接触式位置センサが知られているが、その中で
も特に、光電形ポテンシヨメータは出力電圧が大きく増
幅が不要であり、また出力特性の直線性が比較的良好な
ので、磁気抵抗形（ＮｉＦｅＭＲ素子タイプ）あるいは
静電容量形（バリコンタイプ）等のその他の非接触式位
置センサに比べ有利である０本発明はこの光電形ボテン
シッメータに関するものである。
も特に、光電形ポテンシヨメータは出力電圧が大きく増
幅が不要であり、また出力特性の直線性が比較的良好な
ので、磁気抵抗形（ＮｉＦｅＭＲ素子タイプ）あるいは
静電容量形（バリコンタイプ）等のその他の非接触式位
置センサに比べ有利である０本発明はこの光電形ボテン
シッメータに関するものである。
尚、光電形ポテンシヨメータは従来から本来の角度検出
や振動計測に加え、レーザビームの光軸合わせ、太陽の
位置追跡システム、平面粗さ計、速度針あるいは加速度
計、あるいは衝撃試験等の種々の分野に応用されており
、本発明で対象としている光電形ポテンショメータもそ
の用途自体は何ら特別なものに特定されない。
や振動計測に加え、レーザビームの光軸合わせ、太陽の
位置追跡システム、平面粗さ計、速度針あるいは加速度
計、あるいは衝撃試験等の種々の分野に応用されており
、本発明で対象としている光電形ポテンショメータもそ
の用途自体は何ら特別なものに特定されない。
第７図に従来の光電形ポテンシッメータ（三端子素子）
の基本原理を示す、光電形ポテンシヨメータは基本的に
は半絶縁性基板（アルミナ、ガラス等）基板１１の片面
に均一な抵抗層１３が形成され、この抵抗層１３の両側
に信号取り出し用の一対の電極１５Ａ（端子Ｔ、）、１
５Ｂ（端子Ｔ諺：接地）がある、抵抗層１３０表面層は
、光電効果を持９ている。即ち、抵抗層１３は光導電膜
を形成する。尚、１７は共通電極膜（出力端子ｒｓ）で
ある、光のスポットＡ（スポット幅ΔＳ）が電極１５Ａ
から距ＭＳの位置に入射すると、その位置で発生した光
生成電荷は光の入射エネルギに比例する光電流として電
圧を印加した抵抗層の光スポツト位置の電位が、出力端
により取り出される。
の基本原理を示す、光電形ポテンシヨメータは基本的に
は半絶縁性基板（アルミナ、ガラス等）基板１１の片面
に均一な抵抗層１３が形成され、この抵抗層１３の両側
に信号取り出し用の一対の電極１５Ａ（端子Ｔ、）、１
５Ｂ（端子Ｔ諺：接地）がある、抵抗層１３０表面層は
、光電効果を持９ている。即ち、抵抗層１３は光導電膜
を形成する。尚、１７は共通電極膜（出力端子ｒｓ）で
ある、光のスポットＡ（スポット幅ΔＳ）が電極１５Ａ
から距ＭＳの位置に入射すると、その位置で発生した光
生成電荷は光の入射エネルギに比例する光電流として電
圧を印加した抵抗層の光スポツト位置の電位が、出力端
により取り出される。
即ち、抵抗膜１１の両電極間に電圧ｖ０を印加した状態
で光導電膜１３のある位置Ｓに幅ΔＳでスポット光を入
射すると、出力端Ｔ、に出力電圧Ｖ、ＳＶ、が発生する
。
で光導電膜１３のある位置Ｓに幅ΔＳでスポット光を入
射すると、出力端Ｔ、に出力電圧Ｖ、ＳＶ、が発生する
。
この時のスポット光入射に対する出力応答速度は光ポテ
ンシヨメータを利用する機器の機械的速度を決定する。
ンシヨメータを利用する機器の機械的速度を決定する。
従って、出力応答速度を高めることが要望されるが、未
だ十分とは言えなかった。
だ十分とは言えなかった。
本発明の目的はこのような光電形ポテンショメータにお
いて出力応答速度を一層高めることにある。
いて出力応答速度を一層高めることにある。
上記目的を達成するために、本発明によれば、光導電膜
を有する光ポテンシヨメータに所定の大きさの光スポッ
トを照射するに際し、光スポットの中心幅の両側に予め
減衰した光量のバイアス光を照射することを構成上の特
徴とする。
を有する光ポテンシヨメータに所定の大きさの光スポッ
トを照射するに際し、光スポットの中心幅の両側に予め
減衰した光量のバイアス光を照射することを構成上の特
徴とする。
上記減衰光は色フィルタを通すことにより得ることが出
来る。
来る。
第５図に光電導膜の光応答性を示す、同図から明らかな
如（、立ち上がり曲線Ｔｒは光量と共に小さくなり（即
ち、応答速度が速くなる）、一方、立ち下がり曲線Ｔｄ
は光量依存性は殆どない（光強度を変えても応答速度は
殆ど変化しない）、尚、一般に立ち上がりＴｒは平衡状
態から光照射により光電流が定常状態の９０％に達する
までの時間を言い、また、立ち下がりＴｄは光照射定常
状態より光スポットを遮断してから光電流が平衡状態の
１０％に達する迄の時間を言う。
如（、立ち上がり曲線Ｔｒは光量と共に小さくなり（即
ち、応答速度が速くなる）、一方、立ち下がり曲線Ｔｄ
は光量依存性は殆どない（光強度を変えても応答速度は
殆ど変化しない）、尚、一般に立ち上がりＴｒは平衡状
態から光照射により光電流が定常状態の９０％に達する
までの時間を言い、また、立ち下がりＴｄは光照射定常
状態より光スポットを遮断してから光電流が平衡状態の
１０％に達する迄の時間を言う。
従って、光量を増やすほど応答速度が良くなることが判
“る、これはある程度当然のことである。
“る、これはある程度当然のことである。
しかしながら、場合によっては光量を増やすことにも限
度があり、その場合には応答速度を高めるための解決策
には成らない、即ち、光量はすでに限度−杯にしている
という前提の元で、如何にして更に応答速度を高めるか
ということが問題である。
度があり、その場合には応答速度を高めるための解決策
には成らない、即ち、光量はすでに限度−杯にしている
という前提の元で、如何にして更に応答速度を高めるか
ということが問題である。
第６図は光電流が発生するまでの時間特性を示す図であ
る。
る。
定常状態の光電流を！とした時に、光スポットを時間ｔ
０で入射し始めてから所定時間ｔ１後に定常状態に達し
、ｔ！時間後に光スポットの照射を止めた場合の特性は
■で示す如きカーブとなる。
０で入射し始めてから所定時間ｔ１後に定常状態に達し
、ｔ！時間後に光スポットの照射を止めた場合の特性は
■で示す如きカーブとなる。
ところが、予め僅かなバイアス光（バックライト光）Ｂ
を常に照射しておき、その状態で光スポットを入射する
ようにすると充電流特性曲線は第６図に■で示す如くな
る。即ち、予め常に微小の光電流が発生している状態か
らスタートするので定常状態に達する迄の時間がＬｔ’
（Ｌ＋”〈ｔｌ）と短くなり、応答性が良くなる。また
立ち下がりの応答性も良くなることが確認されている。
を常に照射しておき、その状態で光スポットを入射する
ようにすると充電流特性曲線は第６図に■で示す如くな
る。即ち、予め常に微小の光電流が発生している状態か
らスタートするので定常状態に達する迄の時間がＬｔ’
（Ｌ＋”〈ｔｌ）と短くなり、応答性が良くなる。また
立ち下がりの応答性も良くなることが確認されている。
尚、■は光スポットの照射光量の変化を示す（即ち、ｔ
ｏで照射を開始し、ｔ２で照射を遮断することを示す）
。
ｏで照射を開始し、ｔ２で照射を遮断することを示す）
。
本発明はこのような着想のもとに、光スポットを照射す
るのに先駆けて、予めその近傍に僅かなバイアス光を照
射しておくようにしたものである。
るのに先駆けて、予めその近傍に僅かなバイアス光を照
射しておくようにしたものである。
第１図に本発明において用いられる光ポテンショメータ
の一実施例を示す。
の一実施例を示す。
第１図に示される三端子素子（光ボテンシッメータ）自
体は第７図に示すものと同一である。即ち、抵抗膜１１
、光導電膜１３、及び電極膜１５（１５Ａ、１５Ｂ）、
１７から構成される三端子素子である０本発明の重要な
特徴によれば、この光ポテンショメータを作動（光照射
）する際に、光スポットＡの幅（スポット径）を本来必
要な大きさよりも大きくすることにある。即ち、本来必
要なスポット幅をΔＳとすると、本発明におけるスポッ
ト幅はにΔＳである。ｋ〉１であればよいが、好ましく
は、ｋ＝３〜５である。こうすることにより、本来の光
スポツト照射点の両側には常に（ｋΔＳ−ΔＳ）／２の
幅のバイアス光が照射していることになるので、光スポ
ラトが左右に移動じてその照射位置をずらしてい（時に
はその照射位置がどこに移動するにせよ、必ずその照射
位置は本来の光スポットの照射に先駆け、バイアス光を
受けていることになる。従って、前述の如く、立ち上が
り、立ち下がり応答性が共に向上し、企図した目的を達
成することが出来る。
体は第７図に示すものと同一である。即ち、抵抗膜１１
、光導電膜１３、及び電極膜１５（１５Ａ、１５Ｂ）、
１７から構成される三端子素子である０本発明の重要な
特徴によれば、この光ポテンショメータを作動（光照射
）する際に、光スポットＡの幅（スポット径）を本来必
要な大きさよりも大きくすることにある。即ち、本来必
要なスポット幅をΔＳとすると、本発明におけるスポッ
ト幅はにΔＳである。ｋ〉１であればよいが、好ましく
は、ｋ＝３〜５である。こうすることにより、本来の光
スポツト照射点の両側には常に（ｋΔＳ−ΔＳ）／２の
幅のバイアス光が照射していることになるので、光スポ
ラトが左右に移動じてその照射位置をずらしてい（時に
はその照射位置がどこに移動するにせよ、必ずその照射
位置は本来の光スポットの照射に先駆け、バイアス光を
受けていることになる。従って、前述の如く、立ち上が
り、立ち下がり応答性が共に向上し、企図した目的を達
成することが出来る。
第２図は第１図の等価回路を参考までに示すものである
。
。
同図から明らかな如く、バイアス充用の各光スポツト幅
（ｋΔＳ−ΔＳ）／２に対応する抵抗ｒ、゛ （但し、
ｒ、ｌ は全体抵抗）と本来の光スポツト幅ΔＳに対応
する抵抗ｒｅ （但し、ｒ、は単位長さ当たりの抵抗
）とで作る閉ループの電流１＊、１ｇは方向が反対で同
一の大きさであるので（１１・ ｔｘ）、相殺しあい、
従って、出力には何ら影響を与えない、即ち、出力には
出てこない。
（ｋΔＳ−ΔＳ）／２に対応する抵抗ｒ、゛ （但し、
ｒ、ｌ は全体抵抗）と本来の光スポツト幅ΔＳに対応
する抵抗ｒｅ （但し、ｒ、は単位長さ当たりの抵抗
）とで作る閉ループの電流１＊、１ｇは方向が反対で同
一の大きさであるので（１１・ ｔｘ）、相殺しあい、
従って、出力には何ら影響を与えない、即ち、出力には
出てこない。
尚、バイアス光用の各光スポットは微小であるため、抵
抗として見た場合、ｒ、（ΔＳ）＜ｒ、’である。
抗として見た場合、ｒ、（ΔＳ）＜ｒ、’である。
上記の如き微小なバイアス光を得る方法とじて例えば、
色フィルタを用いることが出来る。
色フィルタを用いることが出来る。
即ち、スポット光光源をにΔＳのスポット幅にしてΔＳ
の両側部分にのみ色フィルタをマスクするか、あるいは
ΔＳのスポット幅の本来のスポット光源の両側に別のバ
イアス光用スポット光源を設け、その光量を色フィルタ
を通して所定値（例えば本来のスポット光ΔＳの光量の
１／２０〜１１５０）まで低減させる方法が考えられる
０色フィルタとしては、例えば、光源が赤色ＬＥＤ （
中心波長λ＝６６０ｎｓ＋、波長幅Δλ−３０ｎｍ）の
場合、Ｂ−５６やＧ−５３の如き青あるいは緑フィルタ
がよい（第３図参照）、即ち、第３図から、このような
色フィルタを使用することにより、光量が１／２０〜１
７５０程度減少せしめられることが判る。
の両側部分にのみ色フィルタをマスクするか、あるいは
ΔＳのスポット幅の本来のスポット光源の両側に別のバ
イアス光用スポット光源を設け、その光量を色フィルタ
を通して所定値（例えば本来のスポット光ΔＳの光量の
１／２０〜１１５０）まで低減させる方法が考えられる
０色フィルタとしては、例えば、光源が赤色ＬＥＤ （
中心波長λ＝６６０ｎｓ＋、波長幅Δλ−３０ｎｍ）の
場合、Ｂ−５６やＧ−５３の如き青あるいは緑フィルタ
がよい（第３図参照）、即ち、第３図から、このような
色フィルタを使用することにより、光量が１／２０〜１
７５０程度減少せしめられることが判る。
また、光源が通常のタングステンランプＷ灯光（可視光
領域で全スペクトル出るが、短波長での発光輝度は低い
）の場合には、例えばＲ−６０，Ｒ−６２等の色フィル
タ（第４図参照）あるいは、またはそれに重ねて、Ｂ−
５６やＧ−５３の色フィルタを用いることが出来る。
領域で全スペクトル出るが、短波長での発光輝度は低い
）の場合には、例えばＲ−６０，Ｒ−６２等の色フィル
タ（第４図参照）あるいは、またはそれに重ねて、Ｂ−
５６やＧ−５３の色フィルタを用いることが出来る。
以上に記載した通り、本発明においては所望の光スポツ
ト照射位置の周囲に予め微小なバイアス光を照射してお
くことにより実際に光スポットを照射した時の光電流発
生の応答性が向上し、その結果、例えば、光ボテンシ町
メータを角度検出器（例、サーボモータの角度制御）に
適用する場合に、精々２００Ｏｒｐｍのシャフト回転数
しか対処できなかったものが３００Ｏｒｐｍまで追従可
能となった。
ト照射位置の周囲に予め微小なバイアス光を照射してお
くことにより実際に光スポットを照射した時の光電流発
生の応答性が向上し、その結果、例えば、光ボテンシ町
メータを角度検出器（例、サーボモータの角度制御）に
適用する場合に、精々２００Ｏｒｐｍのシャフト回転数
しか対処できなかったものが３００Ｏｒｐｍまで追従可
能となった。
第１図は本発明において使用する光ポテンショメータの
一実施例を示す図解図、第２図は第１図に示す光ボテン
シッメータの等価回路図、第３図及び第４図は色フィル
タの波長透過率特性線図、第５図は光導電膜の光応答性
の照度依存性を示す線図、第６図はバイアス光の有無に
よる光電流の応答時間特性を示す線図、第７図は光ポテ
ンショメータの作動原理を説明する図。 １１・・・抵抗膜、 １３・・・光導電膜、１５Ａ。 １５Ｂ。 １７ ・ ・電極
一実施例を示す図解図、第２図は第１図に示す光ボテン
シッメータの等価回路図、第３図及び第４図は色フィル
タの波長透過率特性線図、第５図は光導電膜の光応答性
の照度依存性を示す線図、第６図はバイアス光の有無に
よる光電流の応答時間特性を示す線図、第７図は光ポテ
ンショメータの作動原理を説明する図。 １１・・・抵抗膜、 １３・・・光導電膜、１５Ａ。 １５Ｂ。 １７ ・ ・電極
Claims (2)
- １． 光導電膜（１３）を有する光ポテンショメータに
所定の大きさの光スポット（Ａ）を照射するに際し、光
スポットの中心幅の両側に予め減衰した光量のバイアス
光を照射することを特徴とする光ポテンショメータの作
動方法。 - ２． 上記減衰光は色フィルタを通すことにより得るこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ポテンショメータの
作動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066021A JPH02246174A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 光ポテンショメータの作動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066021A JPH02246174A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 光ポテンショメータの作動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246174A true JPH02246174A (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=13303854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1066021A Pending JPH02246174A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 光ポテンショメータの作動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02246174A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006008912A1 (ja) * | 2004-07-15 | 2006-01-26 | Carbutech Japan Ltd. | 非接触式ポテンショメータ |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1066021A patent/JPH02246174A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006008912A1 (ja) * | 2004-07-15 | 2006-01-26 | Carbutech Japan Ltd. | 非接触式ポテンショメータ |
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