JPH04184202A - 位置検出装置 - 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、半導体装置検出素子（ＰＳＤ）を用いた位置
検出装置に関する。

〈従来の技術〉 半導体装置検出素子を用いた位置検出装置の従来例とし
ては、特開昭６２−８０５０３号公報に記載のものがあ
る。その構成を第２図に示す。

同図に示すように、従来の装置では、半導体装置検出素
子２１と、発光グイオートのような光源２２とが対向配
置されている。そして、通常は、固定側の部材に半導体
装置検出素子２１が取り付けられ、荷重等により変位す
る可動側の部材に光源２２が取り付けられる。光源２２
の発光は、その前方に設けられたレンズ２３もしくはス
リットにより、ピンポイント状に絞られて半導体装置検
出素子２１の受光面上に照射されるようになっている。

半導体装置検出素子２１は、その共通電極２１ａにバイ
アス電源２４の電圧が印加された状態で、受光面にスポ
ット状の光が照射されると、各端部電極からは、照射ス
ポットまでの距離に反比例した量の電流（光電流）１１
１ｔが流れる。素子２１の各端部電極から取り出された
光電流１＋、Ｉｔは、それぞれ電流／電圧変換器２５．
２６により電圧信号Ｖ　、、Ｖ　、に変換される。これ
ら電圧信号ｖ１゜■、は、減算器２７に導入されて差信
号（Ｖ、−Ｖ、）が生成され、この差信号が照射スポッ
トの位置信号として取り出される。

また、両型圧信号Ｖ　＋　、　Ｖ　ｔは、加算器２８で
互いに加算され、この加算出力（Ｖ　＋　＋　Ｖ　ｔ）
が発光ドライバ２９に制御信号として入力し、この加算
出力により光源２２の発光量が制御される。

したがって、周囲温度の変化等の原因で光源２２の発光
効率が変動したような場合でも、それを補償するように
光源２２の発光量が制御される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の装置は、温度変化の半導体装
置検出素子２１に対する影響が充分に考慮されていない
。

すなわち、半導体装置検出素子２１の端部電極から取り
出される電流には、光電流ばかりでなく、暗電流も含ま
れているのであって、この暗電流は、温度変化により増
減する。

今、暗電流の増加に対応する各電圧信号Ｖ　、、Ｖ、の
増加分をαとすると、各電流／電圧変換器２５．２６の
出力は、■、十α、■！十αとなる。

暗電流による増加分αは、減算器２７においては引算に
より互いに相殺されて、位置信号には含まれなくなる。

すなわち、 Ｖ　＋十α（Ｖ　２＋　ａ　）＝　Ｖ　＋　　Ｖ　ｘ　
　　・＝−（＋　）が、加算器２８においては、増加分
が互いに加算され、 Ｖ、十α＋Ｖｔ＋α−Ｖ、＋Ｖｔ＋２ｆｆ　　・−（２
）となり、加算出力は暗電流による増減分を含んでいる
。そのため、光源２２の発光量は、半導体装置検出素子
２１の光電流ばかりでなく、暗電流によっても制御され
ることになり、素子２１の受光量が一定でも、温度変化
で暗電流が増減した場合には、光源２２の発光量か変わ
ってしまう。これでは、光源２２の発光量が必要以上に
大きく制御されることになり、測定誤差を発生させる。

このような訳で、上記の構成では、半導体装置検出素子
２１の温度ドリフトを解消することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって
、温度変化に伴う測定誤差の発生を効果的に防止するこ
とを課題とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の課題を達成するために、半導体装置検
出素子と、この半導体装置検出素子に対向位置する光源
とを有する位置検出装置であって、バイアス電源と、入
力抵抗と、電圧検出回路と、発光ドライバとを備え、バ
イアス電源は、入力抵抗を介して半導体装置検出素子の
共通電極に接続され、電圧検出回路は、前記共通電極で
の電圧変動を検出するものであり、発光ドライバは、電
圧検出回路の検出信号に基づいて光源の発光量を制御す
るものである構成とした。

〈作用〉 上記構成において、温度変化があると、半導体装置検出
素子の内部抵抗が増減し、これとは逆比例的に暗電流が
増減するが、共通電極では内部抵抗の増減に応じた電圧
変動が生じる。この電圧変動は、電圧検出回路に検出さ
れ、該電圧検出回路からは電圧変動分に応じた検出信号
が出力される。

この検出信号は発光ドライバに入力するから、その制御
で、光源の発光量が増減調整される。半導体装置検出素
子では、受光量の増減で内部抵抗が変化し、これで、温
度変化にかかわらず、内部抵抗が一定に保たれ、暗電流
は元の値を維持する。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る位置検出装置の構成図
である。

この位置検出装置は、半導体装置検出素子】と、発光ダ
イオードのような光源２と、レンズ３とを備えている。

半導体装置検出素子１は、通常、固定側の部材に取り付
けられる。光源２は、荷重等により変位する可動側の部
材で、半導体装置検出素子ｌとレンズ３を通じて対向す
る位置に取り付けられる。

また、この実施例の位置検出装置は、単一の電流／電圧
変換器４と、バイアス電源５と、入力抵抗６と、電圧検
出回路としての積分回路７と、発光ドライバ８とを備え
ている。

電流／電圧変換器４は、半導体装置検出素子１の一方の
端部電極から取り出された光電流１．を電圧信号Ｖ、に
変換するもので、この実施例では、負帰還反転増幅器で
構成されており、その出力Ｖ１がそのまま位置信号とし
て取り出されるようになっている。半導体装置検出素子
ｌの他方の端部電極は接地されでいる。

バイアス電源５は、半導体装置検出素子ｌの共通電極１
ａにバイアス電圧を印加するもので、入力抵抗６を介し
共通電極１ａに接続されている。

積分回路７は、ここでは、前記したように共通電極１ａ
の電圧変動を検出する電圧検出回路として動作するもの
で、この例では、差動増幅器９と積分用抵抗１０とコン
デンサ１１とからなり、差動増幅器９の非反転入力端子
が素子ｌの共通電極１ａに接続され、また、差動増幅器
９の反転入力端子には、一対の分圧抵抗１２．１３によ
り分圧したバイアス電源５の電圧が積分用抵抗ＩＯを介
して印加されるようになっている。

発光ドライバ８は、積分回路７の出力を入力し、この積
分出力に基づいて光源２の発光量を制御する。

上記の構成の動作を説明する。

素子温度が変化すると、その内部抵抗か増減し、これと
は逆比例的に暗電流が増え、各端部電極から流れる電流
ｒ＋、Ｉｚの総量、すなわち共通電極１ａを流れる電流
が増減することになる。

今、温度上昇により、内部抵抗が減少した場合、−暗電
流が増加し、共通電極＋ａを流れる電流も増加するが、
共通電極１ａでは内部抵抗の減少に応じた電圧降下が生
じる。

このような電圧変動は、積分回路７で積分されるから、
前記の電圧降下は積分出力の減少として現れる。この積
分出力は発光ドライバ８に入力し、その制御により、共
通電極１ａを流れる電流が元の一定値に戻るように、光
源２の発光量か調整される。

すなわち、光源２の発光量が絞られ、半導体装置検出素
子！では、受光量が減少することで、内部抵抗が増加し
、その内部抵抗が元の状態に戻ったところで制御が安定
する。これで、暗電流が一定値に落ち着き、共通電極１
ａを流れる電流も一定に保たれる。

逆に、温度低下により、素子ｌの内部抵抗が増大した場
合は、光源２の発光量が増加方向に調整され、これで、
温度低下にかかわらず、内部抵抗が減少し、共通電極１
ａを流れる電流が一定に保たれる。

半導体装置検出素子ｌの検出出力側では、一方の端部電
極からの電流１１が電圧信号Ｖ、に変換されて、その電
圧信号■１が位置信号とし取り出される。従来装置では
、素子両端からそれぞれ得られる検出出力Ｖ　、、Ｖ　
、の差（Ｖｔ−Ｖ＋）をとり、その差信号を位置信号と
して扱うが、前記のように、半導体装置検出素子ｌの両
端部電極からの電流ｒ＋、Ｉｔの総量が常に一定である
場合は、半導体装置検出素子１の一端からの検出出力Ｖ
＋（あるいは■、）のみを利用してこれを位置信号とし
て扱うことができる。すなわち、 Ｖ、＋Ｖ、＝Ｃ（−一定）　　・・・・・・・・・・・
・（３）Ｖ　、−Ｃ−Ｖ　、　　　　　　　　　・・・
・・（４）Ｖ、＝Ｖ、−Ｖ、−（Ｃ−Ｖ、）−Ｖ。

＝Ｃ−２Ｖ、　　・・・・・・・・・（５）となり、一
方の検出出力Ｖ、（あるいはＶｔ）を位置信号として扱
うことが可能である。もちろん、第２図の従来例に示し
たように、各端部電極にそれぞれ電流／電圧変換器を接
続するとともに、その後段に減算器を設け、各電流／電
圧変換器の出力の差をとるようにすることもできる。

なお、上記実施例における積分回路７を構成する積分用
抵抗１０の一方の端子には、バイアス電源５とは別の電
源から電圧を印加するようにしてもよい。

また、電圧検出回路としては、実施例のように差動増幅
器９を中心にした積分回路７のほか、共通電極１ａの電
圧と基準電圧とを導入する差動増幅器を用いてもよい。

このほか、実施例ては１次元の半導体装置検出素子１を
用いたが、２次元のものも使用可能で、その場合は、素
子ｌの検出出力側の回路（第１図に即して言えば、電流
／電圧変換器４）がもう−組必要となる。

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明によれば、光源の発光量制御
で半導体装置検出素子の内部抵抗が増減調整されるから
、温度変化があっても、それに伴う暗電流の増減が抑え
られて、素子の両端部電極から流れる電流の総量が一定
に保たれ、測定値の温度ドリフトを解消することができ
る。

また、本発明のように、半導体装置検出素子のバイアス
側の状態に基づいて、光源の発光量をフィードバック制
御するようにすれば、素子の検出出力側には、従来装置
のような減算器や一対の電流／電圧変換器を必要とせず
、単一の電流／電圧変換器を設ければよく、回路構成を
簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る位置検出装置の構成図
、第２図は従来装置の構成図である。 ｌ・・・半導体装置検出素子、１ａ・・・共通電極、２
・光源、４・・電流／電圧変換器、５・・・バイアス電
源、６　人力抵抗、７・・積分回路（電圧検出回路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　半導体位置検出素子と、この半導体位置検出素
   子に対向位置する光源とを有する位置検出装置であって
   、 バイアス電源と、入力抵抗と、電圧検出回路と、発光ド
   ライバとを備え、 バイアス電源は、入力抵抗を介して半導体位置検出素子
   の共通電極に接続され、 電圧検出回路は、前記共通電極での電圧変動を検出する
   ものであり、 発光ドライバは、電圧検出回路の検出信号に基づいて光
   源の発光量を制御するものである、ことを特徴とする位
   置検出装置。