JPH07128033A - チルトセンサ - Google Patents

チルトセンサ

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JPH07128033A
JPH07128033A JP27532393A JP27532393A JPH07128033A JP H07128033 A JPH07128033 A JP H07128033A JP 27532393 A JP27532393 A JP 27532393A JP 27532393 A JP27532393 A JP 27532393A JP H07128033 A JPH07128033 A JP H07128033A
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JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
light
lens
receiving element
detection target
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Pending
Application number
JP27532393A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Kobachi
光夫 小鉢
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】検出対象の傾斜角を検出するチルトセンサにお
いて、傾斜角に対して充分な直線性を有する検出出力を
得るためのレンズ形状およびレンズと各素子との位置関
係の設計を容易にする。 【構成】レンズ3の焦点面に投光面および受光面が一致
するように投光素子1および受光素子2を配置し、受光
素子1をPSDにより構成する。受光素子2において検
出対象4からの反射光の集光位置に応じて変化する両端
電流I1 ,I2 の差から検出対象4の傾斜角を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、発光素子の光を検出
対象に照射し、その反射光を受光素子により受光するこ
とにより検出対象の傾斜角を検出するチルトセンサに関
する。
【0002】
【従来の技術】光学式ディスク再生装置では、データを
記録したディスク面とデータを読み取る光の光軸とが垂
直になるようにして隣接するトラックからのクロストー
クを防止する必要がある。このため、従来より光学式デ
ィスク再生装置では、光軸に対するディスク面の傾きを
検出するチルトセンサが設けられている。このチルトセ
ンサは、例えば特開昭60−32141号公報および特
開昭63−69029号公報等に開示されているよう
に、図6(A)に示すように、リードフレーム上へ搭載
された発光素子81および受光素子82と、レンズ83
を備えている。受光素子82は二分割のフォトダイオー
ドによって構成されており、二分割にされた受光素子8
2のそれぞれの出力信号を比較することにより、光軸に
対する検出対象84の傾きを検出するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
(A)に示すように、受光素子82として二分割のフォ
トダイオードを用いた従来のチルトセンサでは、発光素
子81および受光素子82をレンズ83の焦点面よりレ
ンズ側に配置したり、逆に焦点面よりレンズを遠ざける
側に配置し、且つ受光素子82上に所定の大きさの反射
光スポットを形成する必要があり、レンズの設計が困難
になるとともに、受光素子82の出力にばらつきを生じ
る問題があった。
【0004】即ち、図6(A)に示す構成では、二分割
フォトダイオード82において同図(B)に示すように
反射光スポットを形成させる必要があり、このためには
同図(C)に実線で示すように発光素子81から照射さ
れる光を平行光よりやや広げた状態又は同図中に破線で
示すようにやや狭めた状態で検出対象84に照射する必
要があった。このためには発光素子81および二分割フ
ォトダイオード82のそれぞれのレンズ83に対する配
置位置の設計が煩雑になる問題があった。
【0005】また、レンズの製作精度のばらつきにより
図7(A)に示すように二分割フォトダイオード82に
おける集光状態が変化し、これによって同図(B)に示
すように二分割フォトダイオード82の受光信号と検出
対象の傾斜角θとの関係が変化してしまう問題もあっ
た。
【0006】この発明の目的は、受光素子として半導体
位置検出素子(PositionSensitive
Detector:以下PSDという。)を用いること
により、反射光スポットを十分小さくすることができ、
発光素子および受光素子をレンズの焦点面に配置できる
ようにしてレンズの設計を容易にし、さらに、反射光ス
ポットの大きさのばらつきによる受光信号と傾斜角との
関係が大きく変化することのないチルトセンサを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
に係るチルトセンサは、検出対象にレンズを介して光を
照射する発光素子と、発光素子から照射された光の検出
対象における反射光を前記レンズを介して受光するとと
もに、受光範囲の長手方向が検出対象の傾斜による反射
光スポットの変位方向に一致する半導体位置検出素子か
らなる受光素子と、受光素子の受光信号から検出対象の
傾斜角を求める受光信号処理手段と、を設け、発光素子
の発光面と受光素子の受光面とを前記レンズの焦点面に
配置したことを特徴とする。
【0008】請求項2に記載した発明に係るチルトセン
サは、前記受光信号処理手段が、前記受光素子を構成す
る半導体位置検出素子の両端電流の差を求める減算手段
を含むものである。
【0009】
【作用】請求項1に記載した発明においては、検出対象
にレンズを介して照射された発光素子の光の反射光が同
一のレンズを介して半導体位置検出素子により受光され
る。検出対象からの反射光は、レンズによって集光され
て反射光スポットを形成する。この反射光スポットの形
成位置は検出対象が傾斜することによって変位する。受
光素子を構成する半導体位置検出素子は、この反射光ス
ポットの変位方向に長手方向を一致させて配置されてお
り、検出対象の傾斜状態に応じて半導体位置検出素子に
おける受光位置が変化する。半導体位置検出素子は長手
方向における受光位置に応じた電流を受光信号として両
端から出力する。従って、受光素子の両端から出力され
る電流値に基づいて検出対象の傾斜状態を求めることが
できる。また、発光素子の発光面と受光素子の受光面と
を単一のレンズの焦点面に配置することとしているた
め、発光素子、受光素子およびレンズの位置関係は一義
的に決定される。
【0010】請求項2に記載した発明においては、受光
素子を構成する半導体位置検出素子の両端電流の差が減
算手段により算出され、この算出結果に基づいて検出対
象の傾斜角が求められる。従って、検出対象の傾斜角は
受光信号処理手段における極めて容易な処理により求め
ることができる。
【0011】
【実施例】図1は、この発明の実施例であるチルトセン
サの構成を示す図である。同図(A)に示すように、チ
ルトセンサ10はLEDによって構成される発光素子
1、PSDによって構成される受光素子2および光学レ
ンズ3によって構成されている。このチルトセンサ10
は、光ディスクなどの検出対象4の傾斜角θを検出す
る。発光素子1の発光面および受光素子2の受光面は、
光学レンズ3の焦点面に一致して設けられており、発行
素子1から検出対象4に対して平行光線が照射される。
また、この焦点面は検出対象4から距離hの位置にあ
る。受光素子1から照射された光は光学レンズ3を経由
して検出対象4に到達し、この検出対象4において反射
した光が光学レンズ3を経由して受光素子2の受光面に
集光して反射光スポットを形成する。
【0012】検出対象4が図1(A)中において実線で
示す水平状態にある場合において、検出対象4における
反射光は受光素子2の長手方向の中央部に集光する。検
出対象4が同図中一点鎖線または二点鎖線で示すように
水平状態から角度θ1 または角度θ2 だけ傾斜すると、
反射光スポットは受光素子2の中央部から距離x1 また
は距離x2 だけ変位した位置に形成される。受光素子2
を構成するPSDは、受光位置が変位することによって
受光位置の両側における分圧抵抗比が変わり、その両端
電流I1 ,I2 の電流値が変化する。また、受光素子2
における反射光スポットの形成位置と検出対象4の傾斜
角との関係は、図1(B)から明らかなように、 x=h・tan2θ (1)式 となる。従って、図1(A)における距離x1 およびx
2 のそれぞれは、 x1 =h・tan2θ1 2 =h・tan2θ2 で表される。このように、受光素子2の受光面と検出対
象4との間との距離hが一定であれば、受光素子2にお
ける反射光スポットの変位量xは検出対象4の傾斜角θ
に比例することになる。
【0013】一方、受光素子2を構成するPSDにおけ
る両端電流I1 ,I2 は、PSDの電極間長さをLと
し、その中心位置から集光点までの距離をxとすると、 I1 =I0 (1/2+x/L) (2)式 I2 =I0 (1/2−x/L) (3)式 但し、I0 =I1 +I2 となり、両端電流の差I1 −I2 は、 I1 −I2 =2I0 ・x/L (4)式 となる。つまり、両端電流の差I1 −I2 は、変位量x
の正負の符号により表される集光点の位置がPSDの中
心線より右側であるか左側であるかに応じて正負の値と
なる。
【0014】さらに、(1)式および(4)式より、 I1 −I2 =2I0 ・h/L・tan2θ =4I0 ・h/L・θ (5)式 となり、両端電流の差I1 −I2 は傾斜角θに比例し、
図1(C)に示すように、両端電流の差I1 −I2 と傾
斜角θとの関係は、正方向に単調増加し、負方向に単調
減少する。この関係に基づいて受光素子2の両端電流の
差から傾斜角θが求まり、例えば光ディスクである検出
対象4とピックアップとの関係が垂直状態、即ち傾斜角
θ=0となるように制御するサーボ機構の制御量として
チルトセンサ10の出力を用いることができる。
【0015】図2〜図4は、上記チルトセンサのそれぞ
れ異なる構成状態を示す断面図である。図2に示すチル
トセンサ20は、リードフレーム25a,25bのそれ
ぞれに発光素子21および受光素子22を実装した後、
このリードフレーム25a,25bをベース27上に載
置し、ベース27の二箇所において上面に開口した凹部
26内に発光素子21および受光素子22を位置させた
状態で、この凹部26にシリコンを充填し、さらに上面
にレンズ23を取り付けて構成したものである。
【0016】また、図3に示すチルトセンサ30は、ベ
ース37に一体成形されたリードフレーム35a,35
bのそれぞれに発光素子31および受光素子32を実装
した後、その上面にレンズ33を透光性樹脂によりモー
ルドしたものである。
【0017】さらに図4に示すチルトセンサ40は、リ
ードフレーム45a,45bのそれぞれに発光素子41
および受光素子42を実装した後、発光素子41および
受光素子42の上面および側面を透光性樹脂で一次モー
ルドし、次いで遮光性樹脂によってベース部47を二次
モールドし、さらに透光性樹脂によりレンズ43を三次
モールドしたものである。この三次モールドによって形
成されるレンズ43に変えて図2に示すようなレンズ2
3を取り付けるようにしてもよい。
【0018】なお、図2〜図4において、レンズ23、
33、43は、焦点面が発光素子の発光面および受光素
子の受光面に一致するように設計されている。
【0019】図5は、上記チルトセンサの回路図であ
る。受光素子2を構成するPSDの後段に電流電圧変換
用のオペアンプ51,52を接続し、さらにオペアンプ
51,52の出力を減算処理用のオペアンプ53に入力
する。このように、受光素子2の出力端子にオペアンプ
51〜53によって構成される信号処理回路50を接続
することにより、検出対象の傾斜角θに応じた電圧信号
1 −V2 を出力することができる。この電圧信号V1
−V2 を例えば光ディスク再生装置のディスクスキュー
補正機構に供給し、光ディスクとピックアップとの角度
を適正にしてクロストークによるデータの読取不良を防
止することができる。
【0020】なお、光ディスク再生装置に限らず、検出
対象の傾斜角度を検出する装置であれば、この発明を同
様に実施例できることは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】この発明によれば、検出対象における反
射光を受光する受光素子として、受光位置に応じた検出
信号を両端において出力するPSDを用いることとした
ため、二分割フォトダイオードを用いる場合のように、
反射光スポットの大きさを所定の大きさに厳格に維持す
る必要がなく、レンズの形状やレンズと発光素子および
受光素子との間の位置関係を厳格に維持する必要がな
く、レンズ形状および各素子とレンズとの配置関係につ
いての設計作業や製造作業を容易にすることができる利
点がある。
【0022】また、レンズの焦点面に発光素子の発光面
および受光素子の受光面を配置することにより、レンズ
を通過した発光素子の光を平行光とすることができ、ま
た、受光素子上に反射光を集光させることができ、受光
信号の出力と検出対象の傾斜角との比例関係を広い範囲
に亘ってほぼ直線的にすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例であるチルトセンサの構成、
検出対象の傾斜角と反射光スポットの変位量との関係、
および、受光素子の両端電流の差と傾斜角との関係を示
す図である。
【図2】この発明の実施例であるチルトセンサの断面図
である。
【図3】この発明の別の実施例に係るチルトセンサの断
面図である。
【図4】この発明のさらに別の実施例に係るチルトセン
サの断面図である。
【図5】同チルトセンサの回路図である。
【図6】従来のチルトセンサの構成図、受光素子の受光
状態を示す図および光路図である。
【図7】同従来のチルトセンサにおける受光状態を示す
図および受光信号と傾斜角との関係を示す図である。
【符号の説明】
1−発光素子 2−受光素子 3−レンズ 4−検出対象 50−信号処理回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検出対象にレンズを介して光を照射する発
    光素子と、発光素子から照射された光の検出対象におけ
    る反射光を前記レンズを介して受光するとともに、受光
    範囲の長手方向が検出対象の傾斜による反射光スポット
    の変位方向に一致する半導体位置検出素子からなる受光
    素子と、受光素子の受光信号から検出対象の傾斜角を求
    める受光信号処理手段と、を設け、発光素子の発光面と
    受光素子の受光面とを前記レンズの焦点面に配置したこ
    とを特徴とするチルトセンサ。
  2. 【請求項2】前記受光信号処理手段が、前記受光素子を
    構成する半導体位置検出素子の両端電流の差を求める減
    算手段を含む請求項1に記載のチルトセンサ。
JP27532393A 1993-11-04 1993-11-04 チルトセンサ Pending JPH07128033A (ja)

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JP27532393A JPH07128033A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 チルトセンサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2163971A1 (es) * 1999-04-19 2002-02-01 Univ La Coruna Fleximetro fotovoltaico.
JP2002168625A (ja) * 2000-12-04 2002-06-14 Topcon Corp 振れ検出装置、振れ検出装置付き回転レーザ装置及び振れ検出補正装置付き位置測定設定システム
JP2018179501A (ja) * 2017-04-03 2018-11-15 日本精工株式会社 近接覚センサ

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