JPH054602B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH054602B2 JPH054602B2 JP62089254A JP8925487A JPH054602B2 JP H054602 B2 JPH054602 B2 JP H054602B2 JP 62089254 A JP62089254 A JP 62089254A JP 8925487 A JP8925487 A JP 8925487A JP H054602 B2 JPH054602 B2 JP H054602B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- position detection
- electrodes
- receiving surface
- detection element
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光源の位置を検出し、その位置を電
気的信号に変換して出力する位置検出装置に関す
るものである。
気的信号に変換して出力する位置検出装置に関す
るものである。
従来、対設する辺に電極を有する半導体の位置
検出素子を利用した位置検出装置が存在する。
検出素子を利用した位置検出装置が存在する。
例えば、第３図に略正方形状に形成された２次
元の位置検出素子の斜視図を示す。受光面側から
ｐ型シリコン層３１、ｉ型シリコン層３２、ｎ型
シリコン層３３を形成した半導体３０の受光面側
に、相対して離間する２つの位置に一対の電極
Ａ，Ｂを設け、受光面に背設する面には、前記
Ａ，Ｂの位置と交差する方向に一対の電極Ｃ，Ｄ
を対向配置してなるものである。
元の位置検出素子の斜視図を示す。受光面側から
ｐ型シリコン層３１、ｉ型シリコン層３２、ｎ型
シリコン層３３を形成した半導体３０の受光面側
に、相対して離間する２つの位置に一対の電極
Ａ，Ｂを設け、受光面に背設する面には、前記
Ａ，Ｂの位置と交差する方向に一対の電極Ｃ，Ｄ
を対向配置してなるものである。
電極Ａから距離ｘ、電極Ｃから距離ｙの位置に
入射した光は、その入射エネルギーに比例する電
流を生成せしめ、それぞれの電極までの抵抗値に
逆比例するように分割されて、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄから取り出される。
入射した光は、その入射エネルギーに比例する電
流を生成せしめ、それぞれの電極までの抵抗値に
逆比例するように分割されて、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄから取り出される。
即ち、Ｘ座標については、電極Ａ，Ｂから取り
出される電流Ia，Ibを測定して、（Ia／Ib）もし
くは（Ia−Ib）または、（Ia−Ib／Ia＋Ib）の演
算を行うことによつて、入射位置の特定を行い、
Ｙ座標についてもＸ座標と同様に、電極Ｃ，Ｄか
ら取り出される電流Ic，Idにより演算を行い、入
射位置を特定する。
出される電流Ia，Ibを測定して、（Ia／Ib）もし
くは（Ia−Ib）または、（Ia−Ib／Ia＋Ib）の演
算を行うことによつて、入射位置の特定を行い、
Ｙ座標についてもＸ座標と同様に、電極Ｃ，Ｄか
ら取り出される電流Ic，Idにより演算を行い、入
射位置を特定する。
このようにして、Ｘ座標、Ｙ座標が特定され、
入射位置の特定を行うことができるものである。
入射位置の特定を行うことができるものである。
このような２次元の位置検出装置にあつては、
位置を特定する為の検出回路として、加減除算回
路などの複雑な演算回路を必要とするものであ
る。
位置を特定する為の検出回路として、加減除算回
路などの複雑な演算回路を必要とするものであ
る。
本発明は、このような問題点に鑑みて、極めて
簡単な回路で、位置の検出を行うことが可能な位
置検出装置を提供することを目的とするものであ
る。
簡単な回路で、位置の検出を行うことが可能な位
置検出装置を提供することを目的とするものであ
る。
本発明は、上記本発明の目的を達成する為に、
受光面側に、相対して離間する２つの位置に１対
の電極を配置し、受光面に背設する面側に、前記
２つの位置と交差する方向に他の１対の電極を対
向配置してなる、２次元の位置検出素子と、該位
置検出素子の、受光面に設けた相対する電極のう
ちの一方と、受光面に背設する面に設けた相対す
る電極のうちの一方とからそれぞれ導出される出
力によつて位置を特定する検出回路と、前記位置
検出素子の、受光面または受光面に背設する面の
いずれか一方の面の相対する電極からの出力の和
を求める加算回路と、該加算回路の出力と設定値
とが入力される比較回路と、該比較回路により補
正された出力が与えられてなる光源とからなる位
置検出装置を構成するものである。
受光面側に、相対して離間する２つの位置に１対
の電極を配置し、受光面に背設する面側に、前記
２つの位置と交差する方向に他の１対の電極を対
向配置してなる、２次元の位置検出素子と、該位
置検出素子の、受光面に設けた相対する電極のう
ちの一方と、受光面に背設する面に設けた相対す
る電極のうちの一方とからそれぞれ導出される出
力によつて位置を特定する検出回路と、前記位置
検出素子の、受光面または受光面に背設する面の
いずれか一方の面の相対する電極からの出力の和
を求める加算回路と、該加算回路の出力と設定値
とが入力される比較回路と、該比較回路により補
正された出力が与えられてなる光源とからなる位
置検出装置を構成するものである。
本発明に係る位置検出装置は、上述のような構
成からなり、相対する電極の出力の和が一定値に
なるように、即ち、光源に供給される電源が、比
較回路によつて補正されて、光源による光の入射
エネルギーを一定に保ち、相対する電極のうち一
方の出力だけを測定して、光の照射位置を特定す
るというものである。
成からなり、相対する電極の出力の和が一定値に
なるように、即ち、光源に供給される電源が、比
較回路によつて補正されて、光源による光の入射
エネルギーを一定に保ち、相対する電極のうち一
方の出力だけを測定して、光の照射位置を特定す
るというものである。
本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明
する。
する。
第１図は、本発明に係る位置検出装置の第１実
施例の説明用模式図である。
施例の説明用模式図である。
１２は、略正方形の板状に形成された２次元の
位置検出素子であり、この位置検出素子１２の受
光面側に相対して離間する２つの位置に一対の電
極Ｘ１，Ｘ２を有し、受光面に背設する面には、
前記電極Ｘ１，Ｘ２の位置と交差する方向に一対
の電極Ｙ１，Ｙ２を対向配置してなるものであ
る。
位置検出素子であり、この位置検出素子１２の受
光面側に相対して離間する２つの位置に一対の電
極Ｘ１，Ｘ２を有し、受光面に背設する面には、
前記電極Ｘ１，Ｘ２の位置と交差する方向に一対
の電極Ｙ１，Ｙ２を対向配置してなるものであ
る。
電極Ｘ１，Ｘ２の出力Ix1，Ix2は、増幅器１
３，１４によつて増幅され、加算回路１７によつ
て加算演算されるとともに、増幅器１４からの出
力のみにより、Ｘ方向の位置が決定される。
３，１４によつて増幅され、加算回路１７によつ
て加算演算されるとともに、増幅器１４からの出
力のみにより、Ｘ方向の位置が決定される。
この加算回路１７の出力は、比較回路１８に入
力されて、設定値と比較され、光源７から位置検
出素子１に入射する光の入射エネルギーを一定に
保持するように、光源７に供給される電流値を補
正する。
力されて、設定値と比較され、光源７から位置検
出素子１に入射する光の入射エネルギーを一定に
保持するように、光源７に供給される電流値を補
正する。
この光源７としては、例えば、発光ダイオード
（以下これをLEDと称す）等が採用されるもので
ある。
（以下これをLEDと称す）等が採用されるもので
ある。
また、電極Ｙ１，Ｙ２の出力Iy1，Iy2は、増幅
器１５，１６によつて増幅され、一方の信号、即
ち増幅器１５からの出力のみにより、Ｙ方向の位
置が決定される。この場合、増幅器１６は特に設
けなくても良い。
器１５，１６によつて増幅され、一方の信号、即
ち増幅器１５からの出力のみにより、Ｙ方向の位
置が決定される。この場合、増幅器１６は特に設
けなくても良い。
今、位置検出素子１２に入射光があつた時、こ
の光は、受光面に背設する面に対設させた電極Ｙ
１，Ｙ２から入射光のあつた点に向かつて、電流
を生成させ、この電流は半導体内部を通過して、
受光面に達し、電極Ｘ１，Ｘ２に向かつて抵抗値
に逆比例する値の電流が流入することとなる。
の光は、受光面に背設する面に対設させた電極Ｙ
１，Ｙ２から入射光のあつた点に向かつて、電流
を生成させ、この電流は半導体内部を通過して、
受光面に達し、電極Ｘ１，Ｘ２に向かつて抵抗値
に逆比例する値の電流が流入することとなる。
この時、位置検出素子１２の表面付近の抵抗が
均一であり、かつ位置検出素子１２に入射する光
の入射エネルギーが一定であれば、加算回路１７
によつて求められる電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和
（Ix1，＋Ix2）は一定である。
均一であり、かつ位置検出素子１２に入射する光
の入射エネルギーが一定であれば、加算回路１７
によつて求められる電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和
（Ix1，＋Ix2）は一定である。
受光面に背設する面に生成した電流の和は、受
光面側から流出する電流の和と等しいことは、キ
ルヒホツフの法則より明白であり、即ち、電極Ｙ
１，Ｙ２における電流の和（Iy1＋Iy2）は、電極
Ｘ１，Ｘ２における電流の和（Ix1＋Ix2）に等し
く、生成電流の和として、どちらか一方のみを考
慮しても差し支えない。
光面側から流出する電流の和と等しいことは、キ
ルヒホツフの法則より明白であり、即ち、電極Ｙ
１，Ｙ２における電流の和（Iy1＋Iy2）は、電極
Ｘ１，Ｘ２における電流の和（Ix1＋Ix2）に等し
く、生成電流の和として、どちらか一方のみを考
慮しても差し支えない。
しかし、光源７と位置検出素子１２との距離、
光源７からの入射光の入射角度等によつて、位置
検出素子１２に入射する光のエネルギーは一定に
なるとは限らないものである。
光源７からの入射光の入射角度等によつて、位置
検出素子１２に入射する光のエネルギーは一定に
なるとは限らないものである。
その為に、加算回路１７によつて求められた電
極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1＋Ix2）を、比較回
路１８によつて、設定値である基準電圧と比較し
て、その差を光源７に供給することによつて、光
源７の光量を制御して、位置検出素子１２に入射
する光のエネルギーを一定にしている。
極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1＋Ix2）を、比較回
路１８によつて、設定値である基準電圧と比較し
て、その差を光源７に供給することによつて、光
源７の光量を制御して、位置検出素子１２に入射
する光のエネルギーを一定にしている。
このことによつて、電極Ｘ１からの距離ｘ、電
極Ｙ２からの距離ｙの位置に入射光があつた時、
電極Ｘ２の出力電流Ix2及び電極Ｙ１の出力電流
Iy1を測定することによつて、この入射光の位置
を特定することができるものである。
極Ｙ２からの距離ｙの位置に入射光があつた時、
電極Ｘ２の出力電流Ix2及び電極Ｙ１の出力電流
Iy1を測定することによつて、この入射光の位置
を特定することができるものである。
上述の例では、光源７の光量を制御するため
に、電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1＋Ix2）を用
いたが、電極Ｙ１，Ｙ２の出力の和（Iy1＋Iy2）
を用いてもよい。
に、電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1＋Ix2）を用
いたが、電極Ｙ１，Ｙ２の出力の和（Iy1＋Iy2）
を用いてもよい。
位置検出素子１２としては、受光面側からアモ
ルフアスシリコンカーバイドでなるｐ型層、アモ
ルフアスシリコンでなるｉ型層、アモルフアスシ
リコンでなるｎ型層を順次積層したものを利用し
ているが、単結晶、多結晶、微結晶等のシリコン
半導体を利用することも可能であることはいうま
でもないことである。
ルフアスシリコンカーバイドでなるｐ型層、アモ
ルフアスシリコンでなるｉ型層、アモルフアスシ
リコンでなるｎ型層を順次積層したものを利用し
ているが、単結晶、多結晶、微結晶等のシリコン
半導体を利用することも可能であることはいうま
でもないことである。
また、形状も正方形に制限されることなく、長
方形に形成にしても同様にして、位置検出を行う
ことができるものである。
方形に形成にしても同様にして、位置検出を行う
ことができるものである。
本発明に係る位置検出装置の第１実施例は、上
述のようにしてなり、相対する一対の電極Ｘ１，
Ｘ２から取り出された出力電流の和（Ix1＋Ix2）
に基づいて、光源７の光量を制御し、位置検出素
子１２に入射する光のエネルギーを一定値に保
ち、除算回路などの複雑な回路を必要としない２
次元の位置検出装置を得ることができるものであ
り、アモルフアスシリコン系の半導体でなる位置
検出素子を利用した場合には、安価で変換効率の
よいものが得られることはいうまでもないことで
ある。
述のようにしてなり、相対する一対の電極Ｘ１，
Ｘ２から取り出された出力電流の和（Ix1＋Ix2）
に基づいて、光源７の光量を制御し、位置検出素
子１２に入射する光のエネルギーを一定値に保
ち、除算回路などの複雑な回路を必要としない２
次元の位置検出装置を得ることができるものであ
り、アモルフアスシリコン系の半導体でなる位置
検出素子を利用した場合には、安価で変換効率の
よいものが得られることはいうまでもないことで
ある。
第２図は、本発明に係る位置検出装置の第２実
施例の説明用斜視図である。
施例の説明用斜視図である。
即ち、円盤状に形成された位置検出素子２０の
受光面側に、電極Ｘ１，Ｘ２を配置し、受光面に
背設する面側には、電極Ｘ１，Ｘ２と交差する位
置に他の電極Ｙ１，Ｙ２を対設したものである。
受光面側に、電極Ｘ１，Ｘ２を配置し、受光面に
背設する面側には、電極Ｘ１，Ｘ２と交差する位
置に他の電極Ｙ１，Ｙ２を対設したものである。
この第２実施例においては、第１実施例と同様
の回路を用いて、電極Ｘ１，Ｘ２の出力Ix1，Ix2
の和に基づいて、光源の光量を制御するもので、
このとき電極Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は、それぞ
れ一点による電極である為、位置検出素子２０に
入射した光によつて、生成した電流は、受光面に
背設する面に設けられた電極Ｙ１，Ｙ２から入射
位置に向かつて最短距離を選択して流入し、半導
体層を通過して、受光面に到達する。
の回路を用いて、電極Ｘ１，Ｘ２の出力Ix1，Ix2
の和に基づいて、光源の光量を制御するもので、
このとき電極Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は、それぞ
れ一点による電極である為、位置検出素子２０に
入射した光によつて、生成した電流は、受光面に
背設する面に設けられた電極Ｙ１，Ｙ２から入射
位置に向かつて最短距離を選択して流入し、半導
体層を通過して、受光面に到達する。
更に、最短距離を選択して、電極Ｘ１，Ｘ２に
到達して、ここから出力電流が取り出される。
到達して、ここから出力電流が取り出される。
電極Ｘ１，Ｘ２から得られる出力電流Ix1，Ix2
は、電極Ｘ１，Ｘ２から光の入射位置までの距離
に逆比例するものであり、また電極Ｙ１，Ｙ２か
ら得られる出力電流Iy1，Iy2もまた、電極Ｙ１，
Ｙ２から光の入射位置までの距離に逆比例する
為、これら出力電流Ix1，Ix2，Iy1，Iy2は、入射
位置から電極Ｘ１までのＸ方向の距離ｘ及び入射
位置から電極Ｙ２までのＹ方向の距離ｙの関数で
示すことができる。
は、電極Ｘ１，Ｘ２から光の入射位置までの距離
に逆比例するものであり、また電極Ｙ１，Ｙ２か
ら得られる出力電流Iy1，Iy2もまた、電極Ｙ１，
Ｙ２から光の入射位置までの距離に逆比例する
為、これら出力電流Ix1，Ix2，Iy1，Iy2は、入射
位置から電極Ｘ１までのＸ方向の距離ｘ及び入射
位置から電極Ｙ２までのＹ方向の距離ｙの関数で
示すことができる。
ここで、光源の光量は電極Ｘ１，Ｘ２から得ら
れる出力の和（Ix1＋Ix2）に基づいて、この出力
の和（Ix1＋Ix2）が一定になるように制御される
ものであるので、Ｙ方向に距離ｙの位置にあつて
も、これにかかわりなく、電極Ｘ２からの出力
Ix2を測定すれば、Ｘ方向の距離ｘは簡単に求め
ることが可能になるものである。
れる出力の和（Ix1＋Ix2）に基づいて、この出力
の和（Ix1＋Ix2）が一定になるように制御される
ものであるので、Ｙ方向に距離ｙの位置にあつて
も、これにかかわりなく、電極Ｘ２からの出力
Ix2を測定すれば、Ｘ方向の距離ｘは簡単に求め
ることが可能になるものである。
Ｙ方向についても、電極Ｙ１，Ｙ２の出力の和
（Iy1＋Iy2）は、電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1
＋Ix2）に等しい為、上述のことは同様であり、
光の入射位置が、電極Ｙ２からＹ方向に距離ｙで
あれば、この距離ｙは、電極Ｙ１の出力Iy1を測
定することによつて、容易に求めることができ
る。
（Iy1＋Iy2）は、電極Ｘ１，Ｘ２の出力の和（Ix1
＋Ix2）に等しい為、上述のことは同様であり、
光の入射位置が、電極Ｙ２からＹ方向に距離ｙで
あれば、この距離ｙは、電極Ｙ１の出力Iy1を測
定することによつて、容易に求めることができ
る。
これから、本発明に係る位置検出装置の第２実
施例においては、円盤状に構成される点の集合に
対して、光の入射位置を相対する電極のうち、一
方の電極の出力を測定し、位置を特定することが
可能である。
施例においては、円盤状に構成される点の集合に
対して、光の入射位置を相対する電極のうち、一
方の電極の出力を測定し、位置を特定することが
可能である。
ここで利用される位置検出素子２０は、第１実
施例に用いたと同様のアモルフアスシリコン系の
半導体で形成された位置検出素子を利用するもの
とし、安価で変換効率の高いものを得ている。
施例に用いたと同様のアモルフアスシリコン系の
半導体で形成された位置検出素子を利用するもの
とし、安価で変換効率の高いものを得ている。
また、形状は図示したものに限定されることな
く、例えば半球状の位置検出素子を形成し、その
受光面側の側縁部に180度離間して電極Ｘ１，Ｘ
２を対設し、受光面に背設する面の側縁部に、電
極Ｘ１，Ｘ２と90度離間させて、電極Ｙ１，Ｙ２
を対設することも可能であり、その他種々の形状
のものが考慮されるものである。
く、例えば半球状の位置検出素子を形成し、その
受光面側の側縁部に180度離間して電極Ｘ１，Ｘ
２を対設し、受光面に背設する面の側縁部に、電
極Ｘ１，Ｘ２と90度離間させて、電極Ｙ１，Ｙ２
を対設することも可能であり、その他種々の形状
のものが考慮されるものである。
本発明に係る位置検出装置は上述のような構成
からなり、２次元の位置を検出する際に、除算回
路や減算回路等の複雑な回路を設けることなく、
回路を簡単化することが可能であり、対設する電
極の一方の出力だけを測定することによつて、入
射光の位置を特定することができ、従来技術に比
べ、極めて安価な位置検出装置を提供することが
できる。
からなり、２次元の位置を検出する際に、除算回
路や減算回路等の複雑な回路を設けることなく、
回路を簡単化することが可能であり、対設する電
極の一方の出力だけを測定することによつて、入
射光の位置を特定することができ、従来技術に比
べ、極めて安価な位置検出装置を提供することが
できる。
第１図は本発明にかかる位置検出装置の第１実
施例の説明用模式図、第２図は本発明にかかる位
置検出装置の第２実施例に用いられる位置検出素
子の説明用斜視図、第３図は従来例の斜視図であ
る。 １２……位置検出素子、１３，１４，１５，１
６……増幅器、１７……加算回路、１８……比較
回路、２０……位置検出素子、３０……位置検出
素子、３１……ｐ型半導体層、３２……ｉ型半導
体層、３３……ｎ型半導体層、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ
１，Ｙ２……電極、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……電極。
施例の説明用模式図、第２図は本発明にかかる位
置検出装置の第２実施例に用いられる位置検出素
子の説明用斜視図、第３図は従来例の斜視図であ
る。 １２……位置検出素子、１３，１４，１５，１
６……増幅器、１７……加算回路、１８……比較
回路、２０……位置検出素子、３０……位置検出
素子、３１……ｐ型半導体層、３２……ｉ型半導
体層、３３……ｎ型半導体層、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ
１，Ｙ２……電極、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 受光面側に、相対して離間する２つの位置に
１対の電極を配置し、受光面に背設する面側に、
前記２つの位置と交差する方向に他の１対の電極
を対向配置してなる、２次元の位置検出素子と、 該位置検出素子の、受光面に設けた相対する電
極のうちの一方と、受光面に背設する面に設けた
相対する電極のうちの一方とからそれぞれ導出さ
れる出力によつて位置を特定する検出回路と、 前記位置検出素子の、受光面または受光面に背
設する面のいずれか一方の面の相対する電極から
の出力の和を求める加算回路と、 該加算回路の出力と設定値とが入力される比較
回路と、 該比較回路により補正された出力が与えられて
なる光源と、 からなる位置検出装置。 ２ 位置検出素子が、結晶系またはアモルフアス
シリコン系の半導体でなる特許請求の範囲第１項
記載の位置検出装置。 ３ 位置検出素子が、少なくとも受光面側がアル
モフアスシリコンカーバイドでなるアモルフアス
シリコンのヘテロ接合素子からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項、第２項記載の位置検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089254A JPS63253203A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089254A JPS63253203A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 位置検出装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4232994A Division JP2814909B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253203A JPS63253203A (ja) | 1988-10-20 |
| JPH054602B2 true JPH054602B2 (ja) | 1993-01-20 |
Family
ID=13965626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62089254A Granted JPS63253203A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63253203A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59228103A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-21 | Sony Corp | 変位量検出装置 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62089254A patent/JPS63253203A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63253203A (ja) | 1988-10-20 |
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