JPS6026445B2 - フォトセンサ回路 - Google Patents
フォトセンサ回路Info
- Publication number
- JPS6026445B2 JPS6026445B2 JP2426280A JP2426280A JPS6026445B2 JP S6026445 B2 JPS6026445 B2 JP S6026445B2 JP 2426280 A JP2426280 A JP 2426280A JP 2426280 A JP2426280 A JP 2426280A JP S6026445 B2 JPS6026445 B2 JP S6026445B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- variable gain
- gain amplifier
- photo sensor
- 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
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、フオトセンサ回路、詳しくは位置決め装置等
に於いて、位置信号検出器として使用されるフオトセン
サの出力を、温度、経時変化等に対し安定化せしめるフ
オトセンサ回路に関するものである。
に於いて、位置信号検出器として使用されるフオトセン
サの出力を、温度、経時変化等に対し安定化せしめるフ
オトセンサ回路に関するものである。
一般にフオ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
した場合、数十℃の温度変化、数千時間以上の経時変化
に対して受光ダイオードの出力は数十％変動する。
との組合せよりなるが、発光ダイオードの電流を一定と
した場合、数十℃の温度変化、数千時間以上の経時変化
に対して受光ダイオードの出力は数十％変動する。
ところで、サーボ制御の位置決め装置等に於いては、フ
オトセンサ回路の出力電圧により、位置信号や速度信号
を得て、これらの信号を使って位置や速度を制御してい
る。位置決め装置等に於いて、位置や速度を制御するた
めに使うフオトセンサ回路の出力電圧のずれは、位置信
号や速度信号のずれとなって現われる。このずれは、設
定値と検出器等を介して伝達される制御量の差である制
御偏差が最少になるように設計されている位置決め装置
等の制御系の働きを狂わせ、本来の機能が得られなくな
る。本発明の目的は、上記の欠点を解決するためになさ
れたものであり、周囲の温度変動や発光ダイオード及び
受光ダイオードの蓬時変化並びに発光ダイオードの発光
面のよごれによる光量の減少等に対してフオトセンサの
出力の安定化を図り、該フオトセンサを使用する位置決
め装置等が安定に働く信頼性の高いフオトセンサ回路を
提供することにある。以下図面を用いて本発明によるフ
オトセンサ回路について詳細に説明する。第１図は本発
明に係るフオトセンサ部の一実施例である。
オトセンサ回路の出力電圧により、位置信号や速度信号
を得て、これらの信号を使って位置や速度を制御してい
る。位置決め装置等に於いて、位置や速度を制御するた
めに使うフオトセンサ回路の出力電圧のずれは、位置信
号や速度信号のずれとなって現われる。このずれは、設
定値と検出器等を介して伝達される制御量の差である制
御偏差が最少になるように設計されている位置決め装置
等の制御系の働きを狂わせ、本来の機能が得られなくな
る。本発明の目的は、上記の欠点を解決するためになさ
れたものであり、周囲の温度変動や発光ダイオード及び
受光ダイオードの蓬時変化並びに発光ダイオードの発光
面のよごれによる光量の減少等に対してフオトセンサの
出力の安定化を図り、該フオトセンサを使用する位置決
め装置等が安定に働く信頼性の高いフオトセンサ回路を
提供することにある。以下図面を用いて本発明によるフ
オトセンサ回路について詳細に説明する。第１図は本発
明に係るフオトセンサ部の一実施例である。
第１図ａに於いて１は光源用の発光ダイオードであり、
その発光ダイオードと対向して２個の信号検出用受光ダ
イオード２ａ，２ｂが配置されている。信号検出用発光
ダイオード２ａ，２ｂからそれぞれに得られる信号は互
いに逆位相になるように形成されている。これらの受光
ダイオード２ａ，２ｂをモノリシツク基板上に形成した
ものを第１図ｃに示す。同図に於いて、斜線部は光検出
部であり、例えばＮ型Ｓｉ基板の上に、Ｐ型拡散領域が
斜線部に形成されている。このようにモノシリック基板
上に形成された受光ダイオード２を構成する２ａ，２ｂ
のそれぞれの受光ダイオードの電気的特性はほぼ同一と
考えられる。発光ダイオード１と受光ダイオード２の間
にはこの発明のスリット板を構成する回転円板３が配置
され、この回転円板３はモータ（図示せず）の軸４に取
付けられ、モータの回転に追従して回転する。回転円板
３は、第１図ｂに示すように、ディスク形状になってお
り、その円周上にはエッ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３ａと光遮断部３ｂとか
らなっており、この光通過部３ａ、又は光遮断部３ｂの
円周方向の幅Ｌと、第１図ｃの受光ダイオード２ａの拡
散領域部の幅Ｌ又は拡散領域部間の幅Ｌとが等しくなる
ように形成されている。第１図ｃの受光ダイオード２ｂ
は第１図ｂの光通過部３ａと光遮断部３ｂの円周方向の
幅３Ｌと円板の中心とで形成される扇形の中の形状を同
図のように作ったものである。第１図ｃの破線部は回転
円板３の光通過部３ａと受光ダイオード２が重なりあっ
ている時の一例を示したものである。以上のような構成
にて、回転円板３を回転させると、第３図ａ，ｂに示す
ように逆位相の関係にある受光ダイオード２ａ，２ｂの
出力信号波形を得ることができる。回転円板３の光通過
部３ａと受光ダイオード２ａ，２ｂとの重なりぐあいに
より、入力される光の総量が変わり、第３図ａ，ｂに示
すように正弦波状に変化する出力電流が得られるが、こ
れらの波形を加算したものは、回転円板３を回転させて
も変化せず、第３図ｃのように、常に一定になる。第２
図に本発明によるフオトセンサ回路の一実施例を説明す
るためのブロック図を示す。同図に於いて、１は発光ダ
イオード、２ａ，２ｂは受光ダイオードでこれらにより
得られる信号は互いに逆位相になっている。５，６は端
子５ｂ，６ｂに入力される制御信号によって利得が変わ
る可変利得増幅器である。
その発光ダイオードと対向して２個の信号検出用受光ダ
イオード２ａ，２ｂが配置されている。信号検出用発光
ダイオード２ａ，２ｂからそれぞれに得られる信号は互
いに逆位相になるように形成されている。これらの受光
ダイオード２ａ，２ｂをモノリシツク基板上に形成した
ものを第１図ｃに示す。同図に於いて、斜線部は光検出
部であり、例えばＮ型Ｓｉ基板の上に、Ｐ型拡散領域が
斜線部に形成されている。このようにモノシリック基板
上に形成された受光ダイオード２を構成する２ａ，２ｂ
のそれぞれの受光ダイオードの電気的特性はほぼ同一と
考えられる。発光ダイオード１と受光ダイオード２の間
にはこの発明のスリット板を構成する回転円板３が配置
され、この回転円板３はモータ（図示せず）の軸４に取
付けられ、モータの回転に追従して回転する。回転円板
３は、第１図ｂに示すように、ディスク形状になってお
り、その円周上にはエッ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３ａと光遮断部３ｂとか
らなっており、この光通過部３ａ、又は光遮断部３ｂの
円周方向の幅Ｌと、第１図ｃの受光ダイオード２ａの拡
散領域部の幅Ｌ又は拡散領域部間の幅Ｌとが等しくなる
ように形成されている。第１図ｃの受光ダイオード２ｂ
は第１図ｂの光通過部３ａと光遮断部３ｂの円周方向の
幅３Ｌと円板の中心とで形成される扇形の中の形状を同
図のように作ったものである。第１図ｃの破線部は回転
円板３の光通過部３ａと受光ダイオード２が重なりあっ
ている時の一例を示したものである。以上のような構成
にて、回転円板３を回転させると、第３図ａ，ｂに示す
ように逆位相の関係にある受光ダイオード２ａ，２ｂの
出力信号波形を得ることができる。回転円板３の光通過
部３ａと受光ダイオード２ａ，２ｂとの重なりぐあいに
より、入力される光の総量が変わり、第３図ａ，ｂに示
すように正弦波状に変化する出力電流が得られるが、こ
れらの波形を加算したものは、回転円板３を回転させて
も変化せず、第３図ｃのように、常に一定になる。第２
図に本発明によるフオトセンサ回路の一実施例を説明す
るためのブロック図を示す。同図に於いて、１は発光ダ
イオード、２ａ，２ｂは受光ダイオードでこれらにより
得られる信号は互いに逆位相になっている。５，６は端
子５ｂ，６ｂに入力される制御信号によって利得が変わ
る可変利得増幅器である。
５ａ，６ａはこれら可変利得増幅器の入力端子で、５ｃ
，５ｄ，６ｃは出力端子である。
，５ｄ，６ｃは出力端子である。
７は加算器、８は基準電圧Ｖｒｅｆを出力する定電圧源
、９は定電圧源８の出力電圧Ｖｒｅｆと加算器７の出力
電圧を比較する制御回路である。
、９は定電圧源８の出力電圧Ｖｒｅｆと加算器７の出力
電圧を比較する制御回路である。
受光ダイオード２ａ，２ｂはそれぞれ可変利得増幅器５
，６の入力端子５ａ，６ａに接続されてお夕り、各受光
ダイオードの出力電流はそれぞれの可変利得増幅器で増
幅される。これらの可変利得増幅器５，６を同一の回路
構成にしておけば、同一の利得が得られる。可変利得増
幅器５，６で増幅された増幅信号はそれぞれの出力端子
５ｃ，６ｃｏに出力され、各増幅信号は加算器７の入力
端子７ａ，７ｂに入力される。この加算器７に入力され
た２つの信号は互いに逆位相の関係になっているので、
加算した信号は（第３図ｃに示すように）回転円板の回
転に拘らず一定になる。加算器７か夕らの加算信号は、
制御回路９により定電圧源８の基準電圧Ｖｒｅｆと比較
される。この制御回路９からの制御信号は可変利得増幅
器５，６の端子５ｂ，６ｂに入力され、利得が制御され
る。可変利得増幅器５，６、加算器７、制御回路９で構
成ご０れるループを負帰還となるようにしておけば加算
器７からの加算信号は入力に拘らず一定で基準電圧Ｖｒ
ｅｆと等しくなる。受光ダイオード２ａ，２ｂの出力電
流は第３図ａ，ｂに示されているが、この電流レベルは
温度等の変化により発光ダィオタード１の輝度が変った
り、あるいは受光ダイオード２ａ，２ｂの特性が変化し
た時等に変化する。しかしながら、幾何学的な配置が変
わらない限り、受光ダイオード２ａ，２ｂの相対的な電
流関係は変わらない。又、受光ダイオード２ａ，２ｂｏ
が同一のモノシック基板上に配置されていれば、特性の
バラッキは小さくなると共に、温度や経時変化等による
特性も同じ額向で変化するため、相対的な電流関係は変
わらない。また、集積化することによって信頼性向上や
、検出器を取付ける時の受光ダイオード相互間の調整が
、不要になり、かつ、簡単に高い取付け精度を出すこと
ができる。更に可変利得増幅器５，６は同一の利得を持
ち、また加算器７の出力端子７ｃから出力される加算信
号は定電圧源８からの基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるよ
うに制御されているため、可変利得増幅器５の出力端子
５ｄには、発光ダイオード１の輝度、受光ダイオード２
ａ，２ｂの受光特性に関係なく安定化された増幅信号を
得ることが出来る。この増幅信号を検出信号として位置
決め装置等の制御に利用すれば、安定した動作が得られ
る。第４図には、第２図に示す可変利得増幅器５，６、
加算器７の具体的な回路例を示す。同図に置いて、ＯＰ
１，ＯＰ２はオベアンプ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
５，Ｒ６は抵抗であり、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５
，Ｑ６はそれぞれＰＮＰトランジスタである。Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４はバイアス電圧を与える電源である。第
４図の端子は、第３図の対応する端子と同一の記号を付
けている。入力端子５ａに入力された電流ＤＩはオベア
ンプＯＰ１、ＰＮＰトランジスタＱＩによつて（ＲＩ／
Ｒ２）倍の電流○２に増幅される。ＰＮＰトランジスタ
Ｑ２，Ｑ３と抵抗Ｒ３は、入力端子５ｂとＶ２との電圧
の差によって、電流Ｄ３，Ｄ５（Ｄ４）の分流比を変え
て利得を変えうる利得調整器である。可変利得増幅器６
は可変利得増幅器５と同一の利得が得られるように構成
しておけばよい。以上のようにして得られる出力電流Ｄ
４，Ｄ６を抵抗Ｒ４の一端へ流れこむようにすればこの
電圧は二つの信号が加算されたことに３なり、加算器７
を構成することが出来る。上記の説明から明らかな如く
、本発明によるフオトセンサ回路は、互いに逆位相の二
つの検出信号を受光素子から得て、これら二つの検出信
号をそれぞれ可変利得増幅器により増幅した信号を加算
したものと基準電圧とを比較し、その偏差量が長４・に
なるように可変利得増幅器の利得を調節することにより
、温度や経時変化等による光源輝度や受光素子の特性の
変化に関係なく受光素子から得られる検出信号を安定化
せしめるようにしたものである。
，６の入力端子５ａ，６ａに接続されてお夕り、各受光
ダイオードの出力電流はそれぞれの可変利得増幅器で増
幅される。これらの可変利得増幅器５，６を同一の回路
構成にしておけば、同一の利得が得られる。可変利得増
幅器５，６で増幅された増幅信号はそれぞれの出力端子
５ｃ，６ｃｏに出力され、各増幅信号は加算器７の入力
端子７ａ，７ｂに入力される。この加算器７に入力され
た２つの信号は互いに逆位相の関係になっているので、
加算した信号は（第３図ｃに示すように）回転円板の回
転に拘らず一定になる。加算器７か夕らの加算信号は、
制御回路９により定電圧源８の基準電圧Ｖｒｅｆと比較
される。この制御回路９からの制御信号は可変利得増幅
器５，６の端子５ｂ，６ｂに入力され、利得が制御され
る。可変利得増幅器５，６、加算器７、制御回路９で構
成ご０れるループを負帰還となるようにしておけば加算
器７からの加算信号は入力に拘らず一定で基準電圧Ｖｒ
ｅｆと等しくなる。受光ダイオード２ａ，２ｂの出力電
流は第３図ａ，ｂに示されているが、この電流レベルは
温度等の変化により発光ダィオタード１の輝度が変った
り、あるいは受光ダイオード２ａ，２ｂの特性が変化し
た時等に変化する。しかしながら、幾何学的な配置が変
わらない限り、受光ダイオード２ａ，２ｂの相対的な電
流関係は変わらない。又、受光ダイオード２ａ，２ｂｏ
が同一のモノシック基板上に配置されていれば、特性の
バラッキは小さくなると共に、温度や経時変化等による
特性も同じ額向で変化するため、相対的な電流関係は変
わらない。また、集積化することによって信頼性向上や
、検出器を取付ける時の受光ダイオード相互間の調整が
、不要になり、かつ、簡単に高い取付け精度を出すこと
ができる。更に可変利得増幅器５，６は同一の利得を持
ち、また加算器７の出力端子７ｃから出力される加算信
号は定電圧源８からの基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるよ
うに制御されているため、可変利得増幅器５の出力端子
５ｄには、発光ダイオード１の輝度、受光ダイオード２
ａ，２ｂの受光特性に関係なく安定化された増幅信号を
得ることが出来る。この増幅信号を検出信号として位置
決め装置等の制御に利用すれば、安定した動作が得られ
る。第４図には、第２図に示す可変利得増幅器５，６、
加算器７の具体的な回路例を示す。同図に置いて、ＯＰ
１，ＯＰ２はオベアンプ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
５，Ｒ６は抵抗であり、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５
，Ｑ６はそれぞれＰＮＰトランジスタである。Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４はバイアス電圧を与える電源である。第
４図の端子は、第３図の対応する端子と同一の記号を付
けている。入力端子５ａに入力された電流ＤＩはオベア
ンプＯＰ１、ＰＮＰトランジスタＱＩによつて（ＲＩ／
Ｒ２）倍の電流○２に増幅される。ＰＮＰトランジスタ
Ｑ２，Ｑ３と抵抗Ｒ３は、入力端子５ｂとＶ２との電圧
の差によって、電流Ｄ３，Ｄ５（Ｄ４）の分流比を変え
て利得を変えうる利得調整器である。可変利得増幅器６
は可変利得増幅器５と同一の利得が得られるように構成
しておけばよい。以上のようにして得られる出力電流Ｄ
４，Ｄ６を抵抗Ｒ４の一端へ流れこむようにすればこの
電圧は二つの信号が加算されたことに３なり、加算器７
を構成することが出来る。上記の説明から明らかな如く
、本発明によるフオトセンサ回路は、互いに逆位相の二
つの検出信号を受光素子から得て、これら二つの検出信
号をそれぞれ可変利得増幅器により増幅した信号を加算
したものと基準電圧とを比較し、その偏差量が長４・に
なるように可変利得増幅器の利得を調節することにより
、温度や経時変化等による光源輝度や受光素子の特性の
変化に関係なく受光素子から得られる検出信号を安定化
せしめるようにしたものである。
このセンサー回路を用いた位置検出装魔は、受光素子と
回路部を一体化することが容易であり、簡単な構成で、
温度や特性の劣化等の環境条件や使用条件に対して極め
て安定で精度の高い位置信号が得られるためサーボ機器
等の位置決め制御の誤差を極めて小さくでき、信頼性も
非常に高く、なおかつ検出器機部の組立、調整も簡単で
精度も向上するなど極めて優れた効果を得ることが出来
る。
回路部を一体化することが容易であり、簡単な構成で、
温度や特性の劣化等の環境条件や使用条件に対して極め
て安定で精度の高い位置信号が得られるためサーボ機器
等の位置決め制御の誤差を極めて小さくでき、信頼性も
非常に高く、なおかつ検出器機部の組立、調整も簡単で
精度も向上するなど極めて優れた効果を得ることが出来
る。
第１図は本発明に係るフオトセンサ回路の一部分である
フオトセンサ部の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明に係る一実施例のブロック図、第３図は第２図に
おける各部信号波形図、第４図は第２図に於ける可変利
得増幅器、加算器の一具体例を示す回路図であり、図中
、１は光源である発光ダイオード、２ａ，２ｂは受光ダ
イオード、６は第１の可変利得増幅器、６は第２の可変
利得増幅器、７は加算器、９は制御回路、Ｖｒｅｆは基
準電圧である。 第１図 第３図 第２図 第４図
フオトセンサ部の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明に係る一実施例のブロック図、第３図は第２図に
おける各部信号波形図、第４図は第２図に於ける可変利
得増幅器、加算器の一具体例を示す回路図であり、図中
、１は光源である発光ダイオード、２ａ，２ｂは受光ダ
イオード、６は第１の可変利得増幅器、６は第２の可変
利得増幅器、７は加算器、９は制御回路、Ｖｒｅｆは基
準電圧である。 第１図 第３図 第２図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、 前記光源からの光を、光学的スリツトを有するスリツ
ト板を介して受光し、スリツト板との相対移動に伴つて
第１の検出信号を出力する第１の受光素子と、 前記第
１の検出信号を増幅し、増幅信号を出力する第１の可変
利得増幅器と、 前記光源からの光を、前記スリツト板
を介して受光し、スリツト板との相対移動に伴つて前記
第１の検出信号と逆位相の第２の検出信号を出力する第
２の受光素子と、 前記第２の検出信号を増幅し、増幅
信号を出力する第２の可変利得増幅器と、 前記第１の
可変利得増幅器の増幅信号と第２の可変利得増幅器の増
幅信号とを加算し加算信号を出力する加算器と、 前記
加算信号と基準電圧信号とを比較し、前記第１及び第２
の可変利得増幅器の利得を調節するための制御信号を出
力する制御回路とから構成され、前記第１の可変利得増
幅器の増幅信号を安定化させることを特徴とするフオト
センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2426280A JPS6026445B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | フォトセンサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2426280A JPS6026445B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | フォトセンサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56119807A JPS56119807A (en) | 1981-09-19 |
| JPS6026445B2 true JPS6026445B2 (ja) | 1985-06-24 |
Family
ID=12133315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2426280A Expired JPS6026445B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | フォトセンサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026445B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593214A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | ロ−タリ−エンコ−ダ |
| US4538063A (en) * | 1983-01-05 | 1985-08-27 | Dresser Industries, Inc. | Photo transducer circuit for setting minimum and maximum current flow between power terminals |
| US4495821A (en) * | 1983-01-31 | 1985-01-29 | General Electric Company | Magnetostrictive pressure detector |
| JPS59136621U (ja) * | 1983-03-01 | 1984-09-12 | 旭光学工業株式会社 | カメラの絞り込み量検出装置 |
| JPS59210322A (ja) * | 1984-03-24 | 1984-11-29 | Canon Inc | 光電式位置検出方式 |
-
1980
- 1980-02-28 JP JP2426280A patent/JPS6026445B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56119807A (en) | 1981-09-19 |
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