JPH0341484Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、１次元位置検出用や２次元位置検
出用に使用される半導体位置検出素子（以下
PSDと記す）から出力される位置信号から暗電
流成分を除去する半導体位置検出素子の暗電流成
分除去装置に関する。

従来技術 PSDは、受光面に入射した光スポツトの位置
に対応して、１次元位置検出用では１対の出力信
号を、２次元位置検出用では２対の出力信号を、
それぞれ出力するよう構成されている。

１次元位置検出用のPSDを例にとつてその動
作を説明すると、第３図において、光スポツトが
受光面２０の中間点２１より距離ｄずれた位置に
入射したとき、すなわち、PSD２２の一方端よ
り距離l₁であり、他方端より距離l₂の位置に入射
したとき、PSD２２の１対の出力信号である電
流信号I₁，I₂は、 l₁：l₂＝I₂：I₁ ……（１−１） なる関係にある。

したがつて、この場合の光スポツトの位置は、 ｄ／（l₁＋l₂） ＝（l₂−l₁）／２（l₁＋l₂） ＝（I₁−I₂）／２（I₁＋I₂） ……（１−２） より求められる。

上記の（１−２）式は第４図に示す構成による
従来装置にて演算されている。すなわち、PSD
２２の１対の出力信号は演算手段２３によつて相
互に減算されれ、その結果、（I₁−I₂）が求めら
れる。同様にして加算手段２４によつて（I₁＋
I₂）が求められ、これら２つの結果が除算手段２
５によつて演算されて（I₁−I₂）／（I₁＋I₂）が
求められ、これに基づいて光スポツト位置が検出
される。

従来技術の問題点 しかしながら、実際には、光スポツトが入射し
ている場合においても暗電流i_bが同時に出力され
ており、この暗電流は出力信号I₁，I₂にそれぞれ
i_b／２づつ含まれるので、上記（１−２）式は ｄ／（l₁＋l₂） ＝（I₁−I₂）／２（I₁＋I₂＋i_b）
……（２−１） となり、上記構成の従来装置では正確な位置検出
ができない問題点がある。

また、暗電流i_bは温度変化に応じて変化するも
のであり、また、素子ごとにその値が異なるため
に、温度補正をするにしても各素子ごとに特定の
定数を有する補正する回路を必要とするので、そ
の実施は困難である。

考案の目的 この考案は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、正確な光スポツト位置を検出するために、自
動的に暗電流成分を除去する装置を提供すること
を目的とする。

考案の構成 この考案の半導体位置検出素子の暗電流成分除
去装置は、半導体位置検出素子から出力される１
対の位置信号を相互に減算する第１減算手段と、
前記位置信号を相互に加算する加算手段と、半導
体位置検出素子が受光した際に加算手段より出力
される出力信号を保持する第１サンプルホールド
手段と、半導体位置検出素子への光がしや光され
た際に加算手段より出力される出力信号を保持す
る第２サンプルホールド手段と、第１サンプルホ
ールド手段と第２サンプルホールド手段との出力
の差を演算する第２減算手段と、第１減算手段の
出力信号を第２減算手段の出力信号によつて割る
除算手段と、第１サンプルホールド手段と第２サ
ンプルホールド手段との信号保持のタイミングを
制御する制御手段とを具備したことを構成上の特
徴とするものである。

作 用 この考案は上記のように構成されるので、第１
サンプルホールド手段が暗電流を含む位置信号を
サンプルして保持し、第２サンプルホールド手段
が暗電流のみをサンプルして保持する。そして、
第２減算手段が、第１サンプルホールド手段と第
２サンプルホールド手段とのそれぞれの出力信号
の減算をおこなうので、暗電流成分が除去され、
正確な検出を行うことができる。

実施例 以下、この考案の実施例を図面を用いて詳述す
る。ここに第１図はこの考案の一実施例の暗電流
成分除去装置のブロツク図、第２図は同装置にお
ける信号のタイムチヤートである。なお、図に示
す実施例によりこの考案が限定されるものではな
い。

第１図において、１は１次元位置検出用の
PSDで、入射した光スポツトの位置に対応して、
１対の出力端２，３から位置信号を出力する従来
公知のものである。４は第１減算手段、５は加算
手段で、それぞれ演算増幅器を使用した差動増幅
回路や加算回路が好適である。６は第１サンプル
ホールド手段、７は第２サンプルホールド手段
で、それぞれの入力端は加算手段５の出力端に接
続されている。８は第２減算手段で、その入力の
一方は第１サンプルホールド手段６の出力端に、
他方の入力端は第２サンプルホールド手段７の出
力端にそれぞれ接続され、さらにその出力端は、
後段の除算手段９の一方の入力端に接続される。
除算手段９の他方の入力端には、第１減算手段４
の出力端が接続される。

１０は制御手段で、一定周波数の信号を出力す
る発振回路１１と、第１サンプルホールド手段６
に接続されてサンプルタイミングを決定するワン
シヨツトパルスを出力する第１ワンシヨツトパル
ス回路１２と、第２サンプルホールド手段７に接
続されてサンプルタイミングを決定するワンシヨ
ツトパルスを出力する第２ワンシヨツトパルス回
路１３とで構成される。

第１ワンシヨツトパルス回路１２は、発振回路
１１から出力されるクロツク信号CKの立上りに
てトリガされてワンシヨツトパルスを出力し、ま
た第２ワンシヨツトパルス回路１３は、クロツク
信号CKの立下がりてトリガされてワンシヨツト
パルスを出力する。

１４はLED駆動回路で、光源となるLED１５
に接続されて前記クロツク信号CKの周期によつ
てLED１５を点滅させる。

次に第２図を参照して、この実施例の動作につ
いて説明する。

光源であるLED１５はクロツク信号CKによつ
て点滅し、点灯時にスポツトがPSD１に入射す
る。すなわち、LED１５はクロツク信号CKが
“Hi”レベルの間点灯し、“Lo”レベルの間消灯
している。

LED１５が点灯し光スポツトがPSD１に入射
すると、PSD１は１対の位置信号I₁，I₂を暗電流
i_bと共に出力する。つまり、一方の出力端２から
は（I₁＋i_b／２）なる出力信号が、他方の出力端
３からは（I₂＋i_b／２）なる出力信号がそれぞれ
出力される。

（I₁＋i_b／２）と（I₂＋i_b／２）とは加算手段５
にて加算され、（I₁＋I₂＋i_b）となつて、第１サン
プルホールド回路６にてサンプルされ、次のサン
プルタイミングまでホールドされる。

この第１サンプルホールド回路６にサンプルさ
れるタイミングは、PSD１が受光したタイミン
グすなわちLED１５が点灯したタイミングであ
り、クロツク信号CKの立上り時に、第１ワンシ
ヨツトパルス回路１２がワンシヨツトパルスを第
１サンプルホールド回路６に出力することにより
決定される。

つぎにクロツク信号CKが“Lo”レベルになる
とLED１５は消灯する。この時、PSD１のそれ
ぞれの出力端２，３からはそれぞれ暗電流i_b／２
が出力される。したがつて加算手段５からはi_bが
出力され、第２サンプルホールド回路７がクロツ
ク信号CKの立下りによりトリガされて第２ワン
シヨツトパルス回路１３が出力するワンシヨツト
パルスによりi_bをサンプルし次のワンシヨツトパ
ルスまでの間i_bをホールドする。

第１サンプルホールド手段６で保持された（I₁
＋I₂＋i_b）と、第２サンプルホールド手段７で保
持されたi_bとは、第２減算手段８にて減算され
て、（I₁＋I₂）となる。

つまりこの減算によつて暗電流成分i_bは除去さ
れる。

そして（I₁＋I₂）は、第１減算手段４の出力す
る（I₁−I₂）と共に除算手段９に入力され、除算
手段９により（I₁−I₂）／（I₁＋I₂）が演算され、
暗電流i_bの影響を受けるとこなく光スポツト位置
が求められる。

なお、上記実施例では、制御手段１０によつて
光源を点滅させて、これと同期してそれぞれのサ
ンプルホールド手段を制御していたが、光源点滅
をたとえばフオトトランジスタなどで検出し、こ
れによつてそれぞれのサンプルホールド手段を制
御する構成としてもよい。

考案の効果 この考案は、半導体位置検出素子から出力され
る１対の位置信号を相互に減算する第１減算手段
と、前記位置信号を相互に加算する加算手段と、
半導体位置検出素子が受光した際に加算手段より
出力される出力信号を保持する第１サンプルホー
ルド手段と、半導体位置検出素子への光がしや光
された際に加算手段より出力される出力信号を保
持する第２サンプルホールド手段と、第１サンプ
ルホールド手段と第２サンプルホールド手段との
出力の差を演算する第２減算手段と、第１減算手
段の出力信号を第２減算手段の出力信号によつて
割る除算手段と、第１サンプルホールド手段と第
２サンプルホールド手段との信号保持のタイミン
グを制御する制御手段とを具備したことを特徴と
する半導体位置検出素子の暗電流成分除去装置を
提供し、これによりPSDの暗電流成分を確実に
除去でき、正確な光スポツトの位置を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の暗電流成分除去
装置のブロツク図、第２図は同装置の動作を説明
するためのタイムチヤート、第３図はPSDの動
作を説明する説明図、第４図は従来例のブロツク
図である。 符号の説明、１……半導体位置検出素子
（PSD）、４……第１減算手段、５……加算手段、
６……第１サンプルホールド手段、７……第２サ
ンプルホールド手段、８……第２減算手段、９…
…除算手段、１０……制御手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体位置検出素子から出力される１対の位置
   信号を相互に減算する第１減算手段と、前記位置
   信号を相互に加算する加算手段と、半導体位置検
   出素子が受光した際に加算手段より出力される出
   力信号を保持する第１サンプルホールド手段と、
   半導体位置検出素子への光がしや光された際に加
   算手段より出力される出力信号を保持する第２サ
   ンプルホールド手段と、第１サンプルホールド手
   段と第２サンプルホールド手段との出力の差を演
   算する第２減算手段と、第１減算手段の出力信号
   を第２減算手段の出力信号によつて割る除算手段
   と、第１サンプルホールド手段と第２サンプルホ
   ールド手段との信号保持のタイミングを制御する
   制御手段とを具備したことを特徴とする半導体位
   置検出素子の暗電流成分除去装置。