JP2535387B2 - 光位置検出装置 - Google Patents
光位置検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第５、６図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の一実施例（第１〜４図） 発明の効果 〔概要〕 光位置検出装置に関し、 高速かつ広ダイナミックレンジで高精度な光位置信号を
検出することのできる光位置検出装置を提供することを
目的とし、 入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流する光
電流を所定の電極よりアナログ信号として分割出力する
光検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の和
および差を演算する演算手段と、該演算手段により演算
された和および差の比を演算し、該和および差の比に基
づいて光の入射位置を検出する光位置検出手段とを備え
た光位置検出装置において、前記演算手段の出力側に、
前記和および差を所定のゲインで増幅する所定段の増幅
器と、該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力に基づい
て該和および差に、和信号の値が所定電圧の範囲内とな
るゲインを与える該増幅器を選択する選択手段と、該選
択手段の出力に基づいて該和および差の双方に同一のゲ
インを与えるように該増幅器を切り換える切換え手段
と、前記光位置検出手段における前記和および差の比の
演算に先立って、前記所定段の増幅器により増幅された
和および差をディジタル信号に変換するディジタル変換
手段と、を備えて構成する。
検出することのできる光位置検出装置を提供することを
目的とし、 入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流する光
電流を所定の電極よりアナログ信号として分割出力する
光検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の和
および差を演算する演算手段と、該演算手段により演算
された和および差の比を演算し、該和および差の比に基
づいて光の入射位置を検出する光位置検出手段とを備え
た光位置検出装置において、前記演算手段の出力側に、
前記和および差を所定のゲインで増幅する所定段の増幅
器と、該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力に基づい
て該和および差に、和信号の値が所定電圧の範囲内とな
るゲインを与える該増幅器を選択する選択手段と、該選
択手段の出力に基づいて該和および差の双方に同一のゲ
インを与えるように該増幅器を切り換える切換え手段
と、前記光位置検出手段における前記和および差の比の
演算に先立って、前記所定段の増幅器により増幅された
和および差をディジタル信号に変換するディジタル変換
手段と、を備えて構成する。
本発明は光位置検出装置に係り、詳しくは光位置検出
素子（PSD:Position Sensitive Detector、以下適宜PSD
と略す）の信号処理回路の改良に関する。
素子（PSD:Position Sensitive Detector、以下適宜PSD
と略す）の信号処理回路の改良に関する。
PSDは、半導体中を流れる光電流が表面抵抗層を分流
するという効果を利用したpin構造のデバイスであり、
ビジコン、CCDなどの固体撮像デバイスと異なり非分割
型の素子であることから、連続した電気信号（Ｘ・Ｙ座
標信号）が得られ、位置分解能や応答性に優れている。
そのためカメラなどの自動焦点合わせ装置や種々の測距
装置、位置合わせ装置などへの応用が可能となってい
る。
するという効果を利用したpin構造のデバイスであり、
ビジコン、CCDなどの固体撮像デバイスと異なり非分割
型の素子であることから、連続した電気信号（Ｘ・Ｙ座
標信号）が得られ、位置分解能や応答性に優れている。
そのためカメラなどの自動焦点合わせ装置や種々の測距
装置、位置合わせ装置などへの応用が可能となってい
る。
第５図は１次元PSDの構造を示す断面図である。この
図において、１はPSDであり、PSD1は平板状シリコンの
表面にｐ形抵抗層２、裏面にn+層３、中間にｉ−Si層４
の３層から構成され、ｐ形抵抗層２の両側には出力端子
５、６が、n+層３には共通端子７がそれぞれ形成されて
いる。出力端子５、６と、共通端子７との間には所定の
バイアス電圧が印加され、ｘ点に光スポットが照射され
るものとする。試料の中点を座標の原点にとり、試料の
長を2Lとする。
図において、１はPSDであり、PSD1は平板状シリコンの
表面にｐ形抵抗層２、裏面にn+層３、中間にｉ−Si層４
の３層から構成され、ｐ形抵抗層２の両側には出力端子
５、６が、n+層３には共通端子７がそれぞれ形成されて
いる。出力端子５、６と、共通端子７との間には所定の
バイアス電圧が印加され、ｘ点に光スポットが照射され
るものとする。試料の中点を座標の原点にとり、試料の
長を2Lとする。
PSD1に光スポットが入射すると、入射位置には光エネ
ルギーに比例した電荷が発生し、発生した電荷は光電流
として抵抗層（この場合はＰ層）を通り、電極より出力
される。抵抗層は全面に均一な抵抗値を持つように形成
されており、光電流は電極までの距離（抵抗値）に逆比
例して分割され、取り出される。ここで、電極間の距離
を2L、光電流をI0とすると、出力端子５、６から取り出
される電流I1，I2は次式により示され、光位置と光位
置はそれぞれ次式、により示される。
ルギーに比例した電荷が発生し、発生した電荷は光電流
として抵抗層（この場合はＰ層）を通り、電極より出力
される。抵抗層は全面に均一な抵抗値を持つように形成
されており、光電流は電極までの距離（抵抗値）に逆比
例して分割され、取り出される。ここで、電極間の距離
を2L、光電流をI0とすると、出力端子５、６から取り出
される電流I1，I2は次式により示され、光位置と光位
置はそれぞれ次式、により示される。
光強度＝I1，I2…… 第６図はPSD1の出力電流I1、I2を信号処理し、光位置
信号を求めるための信号処理回路を示す図である。この
図において、11は信号処理回路であり、OPアンプ12〜1
6、コンデンサC1，C2、抵抗Rf1、Rf2、R1〜R9およびア
ナログ割算器17により構成される。OPアンプ12、13、コ
ンデンサC1，C2および抵抗Rf1、Rf2は電流−電圧変換回
路18を構成し、OPアンプ14および抵抗R1、R2、R5は加算
回路19を構成する。また、OPアンプ15および抵抗R3、
R4、R6、R7は差動回路20を構成し、OPアンプ16および抵
抗R8、R9は反転回路21を構成している。したがって、従
来の信号処理回路11はPSD1の二つの電流出力I1、I2を電
流−電圧変換回路18により電圧に変換し、加算回路19お
よび差動回路20により和と差を作り、アナログ割算器17
で位置信号を得ている。
信号を求めるための信号処理回路を示す図である。この
図において、11は信号処理回路であり、OPアンプ12〜1
6、コンデンサC1，C2、抵抗Rf1、Rf2、R1〜R9およびア
ナログ割算器17により構成される。OPアンプ12、13、コ
ンデンサC1，C2および抵抗Rf1、Rf2は電流−電圧変換回
路18を構成し、OPアンプ14および抵抗R1、R2、R5は加算
回路19を構成する。また、OPアンプ15および抵抗R3、
R4、R6、R7は差動回路20を構成し、OPアンプ16および抵
抗R8、R9は反転回路21を構成している。したがって、従
来の信号処理回路11はPSD1の二つの電流出力I1、I2を電
流−電圧変換回路18により電圧に変換し、加算回路19お
よび差動回路20により和と差を作り、アナログ割算器17
で位置信号を得ている。
しかしながら、このような従来の光位置検出装置にあ
っては、次のような問題点があった。
っては、次のような問題点があった。
光強度のダイナミックレンジが小さい。
光の明るさ自体が変わる場合、対応できる最大値と最小
値の比をダイナミックレンジと呼ぶとき、これが約10倍
である。これは後述するようにPSDそのものというより
も信号処理回路の問題である。
値の比をダイナミックレンジと呼ぶとき、これが約10倍
である。これは後述するようにPSDそのものというより
も信号処理回路の問題である。
動作速度が遅く、約1MHzである。
精度が悪い。場合によっては誤差が10％以上になる。
これらの欠点の要因はPSD自体にあるのではなく、光
位置信号として取り出すときの除算に際し、アナログ除
算回路（第６図に示すアナログ割算器17参照）を用いて
いることにある。一般に、アナログ除算回路は動作速度
が遅く、ダイナミックレンジが小さく、精度も悪いもの
であるが、IC1個で簡単に割算ができる（IC1個で割算が
できるものは他にない）のでPSDには広く用いられてい
る。
位置信号として取り出すときの除算に際し、アナログ除
算回路（第６図に示すアナログ割算器17参照）を用いて
いることにある。一般に、アナログ除算回路は動作速度
が遅く、ダイナミックレンジが小さく、精度も悪いもの
であるが、IC1個で簡単に割算ができる（IC1個で割算が
できるものは他にない）のでPSDには広く用いられてい
る。
上記のような不具合を解消するために、アナログ信号
である和と差をA/Dコンバータによりディジタルに変換
してディジタルの割算回路で行うようにしたものがある
（特願昭61−301718号参照）。しかし、この場合はA/D
コンバータがネックになる。A/Dコンバータとして分解
能が高く・スピードの速いものを用いればそれだけ精度
もあがるが、A/Dコンバータは速度と分解能が逆の関係
にあるから、現状では例えば12bit分解能で1MHz、10bit
で20MHz程度が限界となっている。このときに問題とな
るのは光ダイナミックレンジであり、ディジタルで割算
するとしてもダイナミックレンジは大きくとれない。す
なわち、分母電圧が小さくなったとき、A/D変換後のデ
ータの有効bit数が少なくなり、演算精度が悪くなる。
例えば、分母が12bitあるとし、1MHzのスピードが必要
とすると、最高精度を上げようとしても12bit位が限度
となる。12bit分解能とした（分子も12bitにできる）と
きに、例えば明るさが10倍変わるとすると、分解能は12
bitフルから8bit相当に低下してしまう。さらに、16倍
の大きさが変化するとすれば最悪8bitの精度しか得られ
ず、12bitのA/Dコンバータを用いたとしても8bit/8bit
でせいぜい8bit弱の精度しか得られないことになる。
である和と差をA/Dコンバータによりディジタルに変換
してディジタルの割算回路で行うようにしたものがある
（特願昭61−301718号参照）。しかし、この場合はA/D
コンバータがネックになる。A/Dコンバータとして分解
能が高く・スピードの速いものを用いればそれだけ精度
もあがるが、A/Dコンバータは速度と分解能が逆の関係
にあるから、現状では例えば12bit分解能で1MHz、10bit
で20MHz程度が限界となっている。このときに問題とな
るのは光ダイナミックレンジであり、ディジタルで割算
するとしてもダイナミックレンジは大きくとれない。す
なわち、分母電圧が小さくなったとき、A/D変換後のデ
ータの有効bit数が少なくなり、演算精度が悪くなる。
例えば、分母が12bitあるとし、1MHzのスピードが必要
とすると、最高精度を上げようとしても12bit位が限度
となる。12bit分解能とした（分子も12bitにできる）と
きに、例えば明るさが10倍変わるとすると、分解能は12
bitフルから8bit相当に低下してしまう。さらに、16倍
の大きさが変化するとすれば最悪8bitの精度しか得られ
ず、12bitのA/Dコンバータを用いたとしても8bit/8bit
でせいぜい8bit弱の精度しか得られないことになる。
このように、分子（差）／分母（和）として示される
光位置のうち、分母の大きさ自体が大きく変わるもので
は精度を向上させることができない。PSDは光の位置を
見つけるものであるが、対象によっては位置とともに明
るさが変わるものを測定することがあり、分母は明るさ
（光の光力）に比例するため、光量も変わりつつ、光位
置も変わる場合、光量に依存せずに光位置を検出するも
のが望まれている。
光位置のうち、分母の大きさ自体が大きく変わるもので
は精度を向上させることができない。PSDは光の位置を
見つけるものであるが、対象によっては位置とともに明
るさが変わるものを測定することがあり、分母は明るさ
（光の光力）に比例するため、光量も変わりつつ、光位
置も変わる場合、光量に依存せずに光位置を検出するも
のが望まれている。
なお、カメラのオートフォーカス等ではこのようなMH
zオーダーの精度は必要とされないが、非常に高精度で
かつ高性能な計測装置に適用しようとすると現行のもの
では不十分となる。
zオーダーの精度は必要とされないが、非常に高精度で
かつ高性能な計測装置に適用しようとすると現行のもの
では不十分となる。
そこで本発明は、高速かつ広ダイナミックレンジで高
精度な光位置信号を検出することのできる光位置検出装
置を提供することを目的としている。
精度な光位置信号を検出することのできる光位置検出装
置を提供することを目的としている。
本発明による光位置検出装置は上記目的達成のため、
入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流する光電
流を所定の電極よりアナログ信号として分割出力する光
検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の和お
よび差を演算する演算手段と、該演算手段により演算さ
れた和および差の比を演算し、該和および差の比に基づ
いて光の入射位置を検出する光位置検出手段とを備えた
光位置検出装置において、前記演算手段の出力側に、前
記和および差を所定のゲインで増幅する所定段の増幅器
と、該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力に基づいて
該和および差に、和信号の値が所定電圧の範囲内となる
ゲインを与える該増幅器を選択する選択手段と、該選択
手段の出力に基づいて該和および差の双方に同一のゲイ
ンを与えるように該増幅器を切り換える切換え手段と、
前記光位置検出手段における前記和および差の比の演算
に先立って、前記所定段の増幅器により増幅された和お
よび差をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、を備えている。
入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流する光電
流を所定の電極よりアナログ信号として分割出力する光
検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の和お
よび差を演算する演算手段と、該演算手段により演算さ
れた和および差の比を演算し、該和および差の比に基づ
いて光の入射位置を検出する光位置検出手段とを備えた
光位置検出装置において、前記演算手段の出力側に、前
記和および差を所定のゲインで増幅する所定段の増幅器
と、該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力に基づいて
該和および差に、和信号の値が所定電圧の範囲内となる
ゲインを与える該増幅器を選択する選択手段と、該選択
手段の出力に基づいて該和および差の双方に同一のゲイ
ンを与えるように該増幅器を切り換える切換え手段と、
前記光位置検出手段における前記和および差の比の演算
に先立って、前記所定段の増幅器により増幅された和お
よび差をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、を備えている。
本発明では、PSDの二つの出力信号の和および差を所
定のゲインで増幅する所定段の増幅器が設けられ、ゲイ
ンを与えた各信号に基づいて最適な段の増幅器が選択さ
れる。このとき、該和および差の双方に同一のゲインを
与えるように該増幅器は選択される。
定のゲインで増幅する所定段の増幅器が設けられ、ゲイ
ンを与えた各信号に基づいて最適な段の増幅器が選択さ
れる。このとき、該和および差の双方に同一のゲインを
与えるように該増幅器は選択される。
したがって、分母、分子として示される和および差の
双方に同一のゲインが与えられているため除算の結果に
影響することなく、分母（光強度）のダイナミックレン
ジを大幅に向上させることができる、高精度な光位置信
号が得られる。
双方に同一のゲインが与えられているため除算の結果に
影響することなく、分母（光強度）のダイナミックレン
ジを大幅に向上させることができる、高精度な光位置信
号が得られる。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１〜４図は本発明に係る光位置検出装置の一実施例
を示す図である。まず、構成を説明する。第１図はPSD
の二つの出力信号の和と差を演算する演算回路であり、
第６図に示した従来例のものと同様の機能を有してお
り、同一構成部分には同一番号を付している。第１図に
おいて、31は演算回路（演算手段）、32はA/Dコンバー
タであり、演算回路31はOPアンプ33〜36および抵抗R11
〜R19により構成される。OPアンプ33、34およびR11、R
12はPSD1の出力電流I1、I2を電圧に変換する電流−電圧
変換回路37を構成し、OPアンプ35および抵抗R13〜R15は
加算回路38を、OPアンプ36および抵抗R16〜R19は差動回
路39を構成し、加算回路38および差動回路39の出力はそ
れぞれ和（V1＋V2）、差（V1−V2）として第２図に示す
信号処理回路41に出力されている。また、本実施例では
ディジタル化した光強度信号を得るためにA/Dコンバー
タ32により和信号をA/D変換している。
を示す図である。まず、構成を説明する。第１図はPSD
の二つの出力信号の和と差を演算する演算回路であり、
第６図に示した従来例のものと同様の機能を有してお
り、同一構成部分には同一番号を付している。第１図に
おいて、31は演算回路（演算手段）、32はA/Dコンバー
タであり、演算回路31はOPアンプ33〜36および抵抗R11
〜R19により構成される。OPアンプ33、34およびR11、R
12はPSD1の出力電流I1、I2を電圧に変換する電流−電圧
変換回路37を構成し、OPアンプ35および抵抗R13〜R15は
加算回路38を、OPアンプ36および抵抗R16〜R19は差動回
路39を構成し、加算回路38および差動回路39の出力はそ
れぞれ和（V1＋V2）、差（V1−V2）として第２図に示す
信号処理回路41に出力されている。また、本実施例では
ディジタル化した光強度信号を得るためにA/Dコンバー
タ32により和信号をA/D変換している。
第２図において、41は信号処理回路であり、信号処理
回路41は以下に述べる各素子により構成される。すなわ
ち、信号処理回路41は加算回路38から入力された和（原
信号）および前段の入力信号をゲインＡで増幅するＮ段
のアンプ42〜45と、差（V1−V2）が入力され、アンプ42
〜45と同様に差（原信号）および前段の入力信号をゲイ
ンＡで増幅するＮ段のアンプ46〜49と、和およびアンプ
42〜45の各出力が入力され、この和および各出力を所定
のスライスレベルSLと比較するコンパレータ50〜54と、
コンパレータ50〜54の各出力０〜Ｎが入力され、この０
〜Ｎのデータ入力のうち最上位の入力“L"を検出し、そ
の値を3bitのコードにエンコードするプライオリティエ
ンコーダ55と、優先順位がつけられたプライオリティエ
ンコーダ55のデータを０〜Ｎのデータに再配分するデマ
ルチプレクサ56と、和およびアンプ42〜45の各出力側に
接続され、デマルチプレクサ56からの選択信号により最
適な一つをONにしてレベル変換後の和として出力するア
ナログスイッチ57〜61と、差およびアンプ46〜49の各出
力側に接続され、デマルチプレクサ56の選択信号により
最適な一つをONにしてレベル変換後の差として出力する
アナログスイッチ62〜66と、により構成される。したが
って、和の信号（分母）にゲインＡのアンプＮ段（例え
ば、ゲイン10倍のアンプ４段）を接続したときには、差
の信号（分子）にも和信号と同一のゲイン10倍のアンプ
４段を接続し、アナログスイッチ57〜66を切り変えるこ
とにより、分母と分子同一のゲインを持つ一対のアンプ
42〜49を同時に選択する。
回路41は以下に述べる各素子により構成される。すなわ
ち、信号処理回路41は加算回路38から入力された和（原
信号）および前段の入力信号をゲインＡで増幅するＮ段
のアンプ42〜45と、差（V1−V2）が入力され、アンプ42
〜45と同様に差（原信号）および前段の入力信号をゲイ
ンＡで増幅するＮ段のアンプ46〜49と、和およびアンプ
42〜45の各出力が入力され、この和および各出力を所定
のスライスレベルSLと比較するコンパレータ50〜54と、
コンパレータ50〜54の各出力０〜Ｎが入力され、この０
〜Ｎのデータ入力のうち最上位の入力“L"を検出し、そ
の値を3bitのコードにエンコードするプライオリティエ
ンコーダ55と、優先順位がつけられたプライオリティエ
ンコーダ55のデータを０〜Ｎのデータに再配分するデマ
ルチプレクサ56と、和およびアンプ42〜45の各出力側に
接続され、デマルチプレクサ56からの選択信号により最
適な一つをONにしてレベル変換後の和として出力するア
ナログスイッチ57〜61と、差およびアンプ46〜49の各出
力側に接続され、デマルチプレクサ56の選択信号により
最適な一つをONにしてレベル変換後の差として出力する
アナログスイッチ62〜66と、により構成される。したが
って、和の信号（分母）にゲインＡのアンプＮ段（例え
ば、ゲイン10倍のアンプ４段）を接続したときには、差
の信号（分子）にも和信号と同一のゲイン10倍のアンプ
４段を接続し、アナログスイッチ57〜66を切り変えるこ
とにより、分母と分子同一のゲインを持つ一対のアンプ
42〜49を同時に選択する。
上記アンプ42〜49は増幅器67を構成し、コンパレータ
50〜54、プライオリティエンコーダ55およびデマルチプ
レクサ56は全体として選択回路（選択手段）68を構成
し、アナログスイッチ57〜66は切換え手段69を構成して
いる。
50〜54、プライオリティエンコーダ55およびデマルチプ
レクサ56は全体として選択回路（選択手段）68を構成
し、アナログスイッチ57〜66は切換え手段69を構成して
いる。
レベル変換後の和および差は第３図に示すA/Dコンバ
ータ（ディジタル変換手段）70、71にそれぞれ入力され
ており、A/Dコンバータ70、71は和および差のアナログ
信号をディジタルに変換した後、ディジタル信号として
ディジタル除算回路（光位置検出手段）72に出力する。
ディジタル除算回路72は差（分子）を和（分母）で除算
し、位置（高さ）信号として外部に出力する。
ータ（ディジタル変換手段）70、71にそれぞれ入力され
ており、A/Dコンバータ70、71は和および差のアナログ
信号をディジタルに変換した後、ディジタル信号として
ディジタル除算回路（光位置検出手段）72に出力する。
ディジタル除算回路72は差（分子）を和（分母）で除算
し、位置（高さ）信号として外部に出力する。
次に作用を説明する。
第４図に示すように、アンプ42〜49のゲインＡを10
倍、アンプ42〜49の段数Ｎを４段、スライスレベルSLを
1Vとし、また、アンプ42〜49の飽和電圧を15V、A/Dコン
バータ70、71の入力電圧範囲を±10Vとする。
倍、アンプ42〜49の段数Ｎを４段、スライスレベルSLを
1Vとし、また、アンプ42〜49の飽和電圧を15V、A/Dコン
バータ70、71の入力電圧範囲を±10Vとする。
いま、和信号（分母電圧）として5Vの入力信号があっ
たとすると、コンパレータ50〜54では×１のコンパレー
タ（コンパレータ50）をはじめとして全てのコンパレー
タで入力信号が基準電圧（スライスレベルSL）1Vより大
きいからプライオリティエンコーダ55には全て“H"が出
力される。また、和信号が0.5Vではコンパレータ50のみ
が“L"、残りのコンパレータ51〜54は“H"となり、さら
に、和信号が0.05Vではコンパレータ50、51が“L"、残
りのコンパレータ52〜54が“H"となる（表参照）。
たとすると、コンパレータ50〜54では×１のコンパレー
タ（コンパレータ50）をはじめとして全てのコンパレー
タで入力信号が基準電圧（スライスレベルSL）1Vより大
きいからプライオリティエンコーダ55には全て“H"が出
力される。また、和信号が0.5Vではコンパレータ50のみ
が“L"、残りのコンパレータ51〜54は“H"となり、さら
に、和信号が0.05Vではコンパレータ50、51が“L"、残
りのコンパレータ52〜54が“H"となる（表参照）。
コンパレータ50〜54の比較結果は優先順位付きのプラ
イオリティエンコーダ55に入力され、表に示すように予
め決定されている優先順位に従って０、１、２……とい
うディジタル値に変換し、デマルチプレクサ56でその対
応したところの信号のみをONにしてアナログスイッチ57
〜66の分母と分子同時に最適なもの１つをペアでONにす
る。すなわち、選択回路68では分母電圧の値が一定の範
囲内となるような最適なゲインを持つアンプ42〜46の対
を選択するようにしている。
イオリティエンコーダ55に入力され、表に示すように予
め決定されている優先順位に従って０、１、２……とい
うディジタル値に変換し、デマルチプレクサ56でその対
応したところの信号のみをONにしてアナログスイッチ57
〜66の分母と分子同時に最適なもの１つをペアでONにす
る。すなわち、選択回路68では分母電圧の値が一定の範
囲内となるような最適なゲインを持つアンプ42〜46の対
を選択するようにしている。
したがって、分母と分子の双方にANのゲインを与えた
信号がA/D変換されることになり、分母と分子のゲイン
は等しいから除算の結果は正しい。また、分母（光強
度）のダイナミックレンジはAN+1（本実施例では104）
となり、第６図に示した従来の回路よりはるかに大きい
ものとなる。その結果、PSDに対して高速（1MHz）かつ
広ダイナミックレンジ（104）で高精度な光位置信号を
得ることができる。
信号がA/D変換されることになり、分母と分子のゲイン
は等しいから除算の結果は正しい。また、分母（光強
度）のダイナミックレンジはAN+1（本実施例では104）
となり、第６図に示した従来の回路よりはるかに大きい
ものとなる。その結果、PSDに対して高速（1MHz）かつ
広ダイナミックレンジ（104）で高精度な光位置信号を
得ることができる。
なお、本実施例では１段あたりのゲインを10倍にして
いるが、それは欲しい精度により適当に設定されるもの
であり、例えば8bitの精度が欲しいときA/Dコンバータ
が12bitで1MHzのスピードが欲しいとすると、16倍程度
（実際にはマージンを考慮して10倍程度）のゲインを有
するアンプが選択される。
いるが、それは欲しい精度により適当に設定されるもの
であり、例えば8bitの精度が欲しいときA/Dコンバータ
が12bitで1MHzのスピードが欲しいとすると、16倍程度
（実際にはマージンを考慮して10倍程度）のゲインを有
するアンプが選択される。
本発明によれば、高速かつ広ダイナミックレンジで高
精度な光位置信号を検出することができる。
精度な光位置信号を検出することができる。
第１〜４図は本発明に係る光位置検出装置の一実施例を
示す図であり、 第１〜３図はその全体構成図、 第４図はその和信号の原信号と選択出力との関係を示す
図、 第５、６図は従来の光位置検出装置を示す図であり、 第５図はそのPSDの構造を示す断面図、 第６図はその信号処理回路を示す図である。 １……PSD（光検出手段）、５、６……出力端子（電
極）、31……演算回路（演算手段）、32、70、71……A/
Dコンバータ、37……電流−電圧変換回路、38……加算
回路、39……差動回路、41……信号処理回路、42〜49…
…アンプ、50〜54……コンパレータ、55……プライオリ
ティエンコーダ、56……デマルチプレクサ、57〜66……
アナログスイッチ、67……増幅器、68……選択回路（選
択手段）、69……切換手段、72……ディジタル除算回
路。
示す図であり、 第１〜３図はその全体構成図、 第４図はその和信号の原信号と選択出力との関係を示す
図、 第５、６図は従来の光位置検出装置を示す図であり、 第５図はそのPSDの構造を示す断面図、 第６図はその信号処理回路を示す図である。 １……PSD（光検出手段）、５、６……出力端子（電
極）、31……演算回路（演算手段）、32、70、71……A/
Dコンバータ、37……電流−電圧変換回路、38……加算
回路、39……差動回路、41……信号処理回路、42〜49…
…アンプ、50〜54……コンパレータ、55……プライオリ
ティエンコーダ、56……デマルチプレクサ、57〜66……
アナログスイッチ、67……増幅器、68……選択回路（選
択手段）、69……切換手段、72……ディジタル除算回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平岡 規之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 塚原 博之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 須藤 嘉規 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−177859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−225606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−228103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140531（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−15907（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−27481（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を
分流する光電流を所定の電極よりアナログ信号として分
割出力する光検出手段と、 該電極から取り出された各出力信号の和および差を演算
する演算手段と、 該演算手段により演算された和および差の比を演算し、
該和および差の比に基づいて光の入射位置を検出する光
位置検出手段とを備えた光位置検出装置において、 前記演算手段の出力側に、前記和および差を所定のゲイ
ンで増幅する所定段の増幅器と、 該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力に基づいて該和
および差に、和信号の値が所定電圧の範囲内となるゲイ
ンを与える該増幅器を選択する選択手段と、 該選択手段の出力に基づいて該和および差の双方に同一
のゲインを与えるように該増幅器を切り換える切換え手
段と、 前記光位置検出手段における前記和および差の比の演算
に先立って、前記所定段の増幅器により増幅された和お
よび差をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、 を備えたことを特徴とする光位置検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196815A JP2535387B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 光位置検出装置 |
| AU35277/89A AU598418B2 (en) | 1988-06-04 | 1989-05-29 | Optical system for detecting three-dimensional shape |
| US07/360,878 US5004929A (en) | 1988-06-04 | 1989-06-02 | Optical system for detecting three-dimensional shape |
| DE68919441T DE68919441T2 (de) | 1988-06-04 | 1989-06-02 | Optisches System zur Ermittlung einer dreidimensionalen Form. |
| EP89305573A EP0346015B1 (en) | 1988-06-04 | 1989-06-02 | Optical system for detecting three-dimensional shape |
| KR1019890007738A KR920010013B1 (ko) | 1988-06-04 | 1989-06-05 | 3차원 형상 검출용 광학시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196815A JP2535387B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 光位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245703A JPH0245703A (ja) | 1990-02-15 |
| JP2535387B2 true JP2535387B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=16364122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63196815A Expired - Lifetime JP2535387B2 (ja) | 1988-06-04 | 1988-08-05 | 光位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535387B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7445596B2 (en) | 2004-01-29 | 2008-11-04 | Cannuflow, Inc. | Atraumatic arthroscopic instrument sheath |
| US7413542B2 (en) | 2004-01-29 | 2008-08-19 | Cannuflow, Inc. | Atraumatic arthroscopic instrument sheath |
| US7500947B2 (en) | 2004-01-29 | 2009-03-10 | Cannonflow, Inc. | Atraumatic arthroscopic instrument sheath |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2507370B2 (ja) * | 1986-12-02 | 1996-06-12 | 株式会社東芝 | 試料面位置測定装置 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63196815A patent/JP2535387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0245703A (ja) | 1990-02-15 |
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