JPS5940643Y2 - フオトセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はフォトセンサに関し、詳しくは、サーボ制師方
式をとる位置決め装置等にトいて、位置信号検出器とし
て使用されるフォトセンサの出力を温度的に安定化せし
める回路に関するものである。

従来技術 一般に、フォトセンサは発光ダイオードと受光ダイオー
ドとの組合せよりなるが、発光ダイオードの電流を一定
とし、周囲温度を変化させて受光ダイオードの出力を測
定した場合、５０℃の温度変化に対して約４０％前後変
動する。

ところで、サーボ制御の位置決め装置等では、この種の
フォトセンサにより９０’位相の異なる２相の位置信号
を検出し、更に、これらを反転して４相の信号を得、そ
れぞれ微分して速度電圧として使用しているため、受光
ダイオードの出力変動は速度誤差となって現われる。

考案の目的 本考案の目的は、周囲の温度変動や、発光ダイオード、
受光ダイオードの劣化等に対してセンサの出力を非常に
安定なものとし、該センサを使用するサーボ制御の信頼
性の向上を計ることにある。

以下、図面を参照して本考案の内容を詳述する。

考案の構成 第１図は本考案回路に用いるフォトセンサ部の一実癩例
である。

第１図ａにおいて、１は光源の発光ダイオードであり、
該発光ダイオードと対向して３個の受光ダイオード２−
１．２−２．２−３よりなるフォトダイオードアレイが
配置されている。

フォトダイオードアレイ２は例えばモノリックタイプで
、その３つの素子２−１．２−２゜２−３は電気的に非
常に近い特性を有している。

発光ダイオード１と７オトダイオードアレイ２の間には
ミラー３とマスク４が配置され、これらのうち、発光ダ
イオード１、フォトダイオードアレイ２、マスク４は固
定され、ミラー３がサーボモータ（図示せず）の回転に
追従して回転する。

第１図すに示すように、ミラー３はディスク形状を有シ
てトリ、その円周上にはエツチングによって光学的スリ
ットが設けられ、等間隔な光通過部３−１と光遮析部３
−２とからなっている。

又、マスクは第１図Ｃに示すように、ミラー３のスリッ
ト間隔に一致するＡスリット４−１、Ｂスリット４−２
、及び、常に光を通すＣスリット４−３から成ってお・
す、Ａスリット４−１とＢスリット４−２は９０°位相
がずれている。

フォトダイオードアレイ２上の受光素子２−１ばＡスリ
ット４−１を通過する光を受光し、同様に、受光素子２
−２ばＢスリット４−２を通過する光を、受光素子（補
償用受光素子）２−３ばＣスリット４−３を通過する光
をそれぞれ受光することになる。

第２図ａはミラー３を第１図の矢印方向に回転させた場
合の受光素子２−１ 、２−２ 、２−３の出力を示し
、第２図すは受光素子２−１．２〜２の出力の交流分を
取出した位置信号Ａ、Ｂの波形である。

本考案は、補償用受光素子２−３の出力を温度及び経時
変化等に対して安定することにより、位置信号検出用受
光素子２−１．２−２の出力を温度及び経時変化等に対
して安定化することにある。

第３図は本考案による安定化回路の一実施例を示すブロ
ック図である。

第３図は大別して、受光素子２−３の出力を温度、経時
変（１，電圧変動に対して安定化ならしめるためのフィ
ールドバック補償回路１０と受光素子２−１．２−２の
出力検出回路２０．３０とから構成される。

フィードバック補償回路１０には、受光素子２−３の出
力を増幅する反転増幅回路１１、発光ダイオード１を駆
動する電流増幅回路１２、受光素子２−３の出力値と発
光ダイオード１の電流値を決める定電圧回路１３、これ
らの電流・温度ドリフトを補償するドリフト補償回路１
４、更に、サーボ制御の指令信号源となる直流電圧を出
力する基準電圧回路１５等が含まれる。

受光素子２−ＩＫ対する検出回路２０ば２段の反転増幅
回路２１．２２より戒立ってトリ、後段の反転増幅回路
２２ではバイアス設定も行われる。

受光素子２−２に対する検出回路３０についても同様で
ある。

第３図において、フィードバック補償回路１０は常に発
光ダイオード１の光を受光する受光素子２−３の出力を
反転増幅回路１１を通して電流増幅回路１２にフィード
バックし、これを定電圧回路１３の出力と比較し、温度
、電圧変動特により受光素子２−３の出力が減少すると
受光ダイオード１の電流を増幅させ、逆に受光素子２−
３の出力が増加すると発光ダイオード１の電流を減少さ
せ、更に、電流纒回路１２のドリフトをドリフト補償回
路１４により補償する働きをしている。

このため、受光素子２−３の出力は初段の反転増幅回路
１１のゲインと定電圧回路１３の電圧値によって決定さ
れ、その出力変動は数パーセント以下に押えられる。

第１図で説明したように、受光素子２−１．２−２は上
記受光素子２−３と一体にモノリシックタイプで形成さ
へ しかも同一発光ダイオード１の光を受光するため、
受光素子２−１．２−２の出力は補償用受光素子２−３
の出力と同様に安定化されることになる。

即ち、検出回路２０，３０の位置信号Ａ、Ｂはフィード
バック補償回路１０の誤差内でのみ変動する。

この時、サーボ制御の指令信号として使用する基準電圧
として、反転増幅回路１１の出力を取り込む基準電圧回
路１５から得るようにすれば、上記位置信号Ａ、Ｂの変
動は相対的に無視できる。

普た、検出回路２０．３０のバイアスとして基準電圧回
路１５の出力を反転した信号を使用すれば、バイアス変
動も軽減できる。

第３図の具体的回路例を第４図に示す。

第４図において、第３図と対応する部分には同一の記号
を付し、破線で囲って示されている。

第４図の回路の安定度は補償用受光素子２−３の出力電
圧ｖ２−８の安定度で表わされ、次式のようになる。

ただし、ｖＺはツェナー・ダイオードＺＤの電圧、ＶＢ
Ｅ２ はドリフト補償用トランジスタＴＲ−２のベー
ス・エミッタ電圧、ＶＢＥｌは電流増幅回路１２を構成
しているトランジスタＴＲ−１のベース・エミッタ電圧
、Ｇは増幅器Ａ、ＶｉＰ−１のゲインである。

即ち、ＶＺは定電圧であり、これは増幅器ＡＭＰ−４、
トランジスタＴＲ−３で電流増幅される。

トランジスタＴＲ−１のベース・エミッタ電圧ＶＢＥＩ
は電圧Ｖ２−８の誤差項目となるもので、電流と共に増
加し、温度上昇によって減少する。

トランジスタＴＲ−２のペースエミッタ’ｔ４圧ＶＢＥ
２は上記変動環を除去する役目をもち、トランジスタＴ
Ｒ−１、ＴＲ−２に同一特性の素子を用いれば上記変動
要素は殆んど無視できる。

つまり、（１）式の電圧ｖ２−８ばほぼＶｚ／Ｇとなり
、温度に無関係に一定値をとり、安定なものとなる。

なお、補償用トランジスタＴＲ−２はダイオードを用い
ても同様の結果が得られる。

発光素子２−１．２２の出力信号は第２図でも分るよう
にアース電位に対して負電圧で出力され、直流分に交流
分が重畳された形となり、交流分は互いＶＣ９０°の位
相差を有している。

この受光素子２−１．２−２（７）出力を増幅器Ａ ＋
ｖＩＰ −５、Ａｔｖｉ Ｐ−７で増幅した後、増幅器
ＡＭＰ−２の出力か供給されるポテンショメータＶＲ−
１、ＶＲ−２で交流分の中心にバイアスをセットし、次
段の増幅器ＡＭＰ−６、ＡＭＰ−８で増幅すると位置信
号Ａ、Ｂが得られる。

又、サーボ制御の指令信号として使用する基準電圧は増
幅器ＡＭＰ−３から取り出す。

考案の効果 以上の説明から明らかな如く、本考案によれば、フォト
センサの位置信号を微分したものを速度信号に、直流電
圧を指令信号にそれぞれ用いるサーボ制御において、フ
ォトセンサ出力を温度、経年変化に対して安定化すると
共に、指令信号となるべき直流電圧をフ、１）センサ補
償回路内から取り出し、速度信号と指令信号の相対変動
差を減することにより、サーボ制御を安定化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に適用するフォトセンサ部の一実施ｆ！
ｌ、第２図はフォトセンサの出力波形図、第３図は本考
案の一実施例のブロック図、第４図は第３図の具体的回
路図である。 １・・・・・・発光ダイオード、２・・・・・・フォト
ダイオードアレイ、２−１．２−２・・・・・・位置信
号検出用受光素子、２−３・・・・・・補償用受光素子
、１０・・・・・・フィードバック補償回路、２０，３
０・・・・・・位置信号検出回路、１１・・・・・・反
転増幅回路、１２・・・・・・電流増幅回路、１３・・
・・・・定電圧回路、１４・・・・・・電流温度ドリフ
ト補償回路、基準電圧回路、２１・・・・・・反転増幅
回路、２２・・・・・・バイアス及び反転増幅回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光源と該光源の光を受光する検出用受光素子との間にス
   リット状回転体を設け、該スリット状回転体の回転に応
   じて電気信号を前記検出用受光素子により検出するフォ
   トセンサにおいて、前記検出用受光素子とは別の前記光
   源の光を受光する補償用受光素子と、該補償用受光素子
   の出力と定電圧源の出力を比較して前記光源の電流を制
   酊る電流増幅手段と、前記検出用受光素子の出力を前記
   補償用受光素子の出力に基づくレベルによりバイアスを
   かけるバイアス手段とを設けたことを特徴とするフォト
   センサ。