JP3512902B2 - 光位置検出装置 - Google Patents
光位置検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射した光の位置を検
出する光位置検出装置における信号処理技術に関するも
のである。
出する光位置検出装置における信号処理技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、入射した光の位置を検出する光位
置検出装置の光検出器として、ホトダイオードアレイや
ＰＳＤ（Position Sensitive Device ）を用いていた。
置検出装置の光検出器として、ホトダイオードアレイや
ＰＳＤ（Position Sensitive Device ）を用いていた。
【０００３】図３（ａ）は、光検出器としてホトダイオ
ードアレイを用いる従来の光位置検出装置の回路図であ
る。この場合における信号処理回路では、ホトダイオー
ドアレイ１に光が入射すると、それに応じて電流信号が
出力される。マルチプレクサ２は、クロック信号発生部
５から与えられるクロック信号に従ってホトダイオード
アレイ１から出力された信号を走査して、個々のホトダ
イオードで受光した信号光量に応じた電流量を順次抽出
する。Ｉ−Ｖ変換部３は、該電流値を電圧値に変換す
る。マイコン４は、クロック信号発生部５から与えられ
るクロック信号に同期してＩ−Ｖ変換部３の出力値を入
力し、ホトダイオードアレイ１上の光点位置を得る。
ードアレイを用いる従来の光位置検出装置の回路図であ
る。この場合における信号処理回路では、ホトダイオー
ドアレイ１に光が入射すると、それに応じて電流信号が
出力される。マルチプレクサ２は、クロック信号発生部
５から与えられるクロック信号に従ってホトダイオード
アレイ１から出力された信号を走査して、個々のホトダ
イオードで受光した信号光量に応じた電流量を順次抽出
する。Ｉ−Ｖ変換部３は、該電流値を電圧値に変換す
る。マイコン４は、クロック信号発生部５から与えられ
るクロック信号に同期してＩ−Ｖ変換部３の出力値を入
力し、ホトダイオードアレイ１上の光点位置を得る。
【０００４】図３（ｂ）は、光検出器としてＰＳＤを用
いる従来の光位置検出装置の回路図である。この場合に
おける信号処理回路では、ＰＳＤ６に光が入射すると、
それに応じて、受光光量と光の位置に応じた電流信号が
出力される。Ｉ−Ｖ変換部３ａと３ｂは、ＰＳＤ６の２
つの電極から出力された電流値をそれぞれ電圧値に変換
し、加算部８ａはそれぞれの電圧値を加算して受光光量
を出力し、減算部８ｂはそれぞれの電圧値を減算して信
号光量を出力する。しかし、信号光量は、受光光量と光
の位置に応じた値であり、受光光量は、光源あるいは目
的物における光反射点から光位置検出装置までの距離に
依存して異なる。従って、対数変換部７ａ、７ｂ、減算
部８ｃ、および対数逆変換部９で構成される割算回路に
より、信号光量は受光光量で除算されて補正されて、入
射した光の位置が得られる。
いる従来の光位置検出装置の回路図である。この場合に
おける信号処理回路では、ＰＳＤ６に光が入射すると、
それに応じて、受光光量と光の位置に応じた電流信号が
出力される。Ｉ−Ｖ変換部３ａと３ｂは、ＰＳＤ６の２
つの電極から出力された電流値をそれぞれ電圧値に変換
し、加算部８ａはそれぞれの電圧値を加算して受光光量
を出力し、減算部８ｂはそれぞれの電圧値を減算して信
号光量を出力する。しかし、信号光量は、受光光量と光
の位置に応じた値であり、受光光量は、光源あるいは目
的物における光反射点から光位置検出装置までの距離に
依存して異なる。従って、対数変換部７ａ、７ｂ、減算
部８ｃ、および対数逆変換部９で構成される割算回路に
より、信号光量は受光光量で除算されて補正されて、入
射した光の位置が得られる。
【０００５】又、図４に示すような割算機能を有しない
光位置検出装置が「特開平４−１０２００４」に開示さ
れている。本従来例で光検出器として用いられている光
スイッチＰ0 、Ｐ1 、．．．、Ｐn-1 は、入射する光の
光量が所定量以下の時にはオフ状態であるが光量が所定
量以上の時にオン状態となる。所定量以上の光量の光が
入射すると、光点位置にある光スイッチがオン状態とな
る。オン状態となった光スイッチの位置は、直列接続さ
れた抵抗器列Ｒ0 、Ｒ1 、．．．、Ｒn-1 による電圧分
圧値から求められる。
光位置検出装置が「特開平４−１０２００４」に開示さ
れている。本従来例で光検出器として用いられている光
スイッチＰ0 、Ｐ1 、．．．、Ｐn-1 は、入射する光の
光量が所定量以下の時にはオフ状態であるが光量が所定
量以上の時にオン状態となる。所定量以上の光量の光が
入射すると、光点位置にある光スイッチがオン状態とな
る。オン状態となった光スイッチの位置は、直列接続さ
れた抵抗器列Ｒ0 、Ｒ1 、．．．、Ｒn-1 による電圧分
圧値から求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、それ
ぞれ以下のような問題点がある。
ぞれ以下のような問題点がある。
【０００７】図３（ａ）に示した従来例では、クロック
信号を用いて時間走査して個々のホトダイオードで受光
した信号光量に応じた電流量を順次抽出する故、以下の
ような問題点を有する。（１）クロック信号が用いられ
ることに因りノイズ問題が発生する。（２）マイコン等
による処理が必要となり位置算出に時間を要する。
信号を用いて時間走査して個々のホトダイオードで受光
した信号光量に応じた電流量を順次抽出する故、以下の
ような問題点を有する。（１）クロック信号が用いられ
ることに因りノイズ問題が発生する。（２）マイコン等
による処理が必要となり位置算出に時間を要する。
【０００８】図３（ｂ）に示した従来例では、光源ある
いは目的物における反射点から光位置検出装置までの距
離に依存して異なる信号光量を補正するために割算回路
が必要になり、それ故に以下のような問題点を有する。
（１）割算回路は、対数変換部、減算部、対数逆変換部
からなり構成が複雑であり、ＰＳＤに比べて非常に高価
である。（２）対数変換部では、プラスとマイナスの両
電源電圧が必要になり、これらの値の調整が容易ではな
い。（３）温度変化により信号量が変動するため補正の
工夫が必要となる。
いは目的物における反射点から光位置検出装置までの距
離に依存して異なる信号光量を補正するために割算回路
が必要になり、それ故に以下のような問題点を有する。
（１）割算回路は、対数変換部、減算部、対数逆変換部
からなり構成が複雑であり、ＰＳＤに比べて非常に高価
である。（２）対数変換部では、プラスとマイナスの両
電源電圧が必要になり、これらの値の調整が容易ではな
い。（３）温度変化により信号量が変動するため補正の
工夫が必要となる。
【０００９】図４に示した従来例では、測定対象から光
位置検出装置までの距離によって信号光の強度が変化す
ることが考慮されていない。それ故、受光部に到達した
信号光の強度が所定値以下の時には光スイッチがオン状
態にならず、信号光が到達しているにも拘らず光位置を
検出することができないという問題点がある。
位置検出装置までの距離によって信号光の強度が変化す
ることが考慮されていない。それ故、受光部に到達した
信号光の強度が所定値以下の時には光スイッチがオン状
態にならず、信号光が到達しているにも拘らず光位置を
検出することができないという問題点がある。
【００１０】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、簡易な回路により割算機能を構成する
ことにより、信号光量を補正して精度の良い光位置検出
装置を提供することを目的とする。
れたものであり、簡易な回路により割算機能を構成する
ことにより、信号光量を補正して精度の良い光位置検出
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光位置検出
装置は、（１）第１の数のホトダイオードを有し、これ
らのホトダイオードの受光光量に応じて変化する電流信
号を第１の端子から出力するとともに、前記第１の数の
ホトダイオードのうち受光したホトダイオードの位置お
よび前記受光光量に応じて変化する第２の電圧信号を第
２の端子から出力する受光部と、（２）前記電流信号を
入力し増幅して第３の電圧信号を出力する第１の増幅部
と、（３）前記第２の電圧信号を入力し増幅して第４の
電圧信号を出力する第２の増幅部と、（４）前記第４の
電圧信号を第１の入力端子に入力するとともに、前記第
３の電圧信号に応じた互いに電圧値が異なる第２の数の
電圧信号のそれぞれ１つをそれぞれの第２の入力端子に
入力し、前記第１の入力端子での電圧値と前記第２の入
力端子での電圧値とを比較し、デジタル信号を出力する
前記第２の数の比較器を備える比較部とを備えることを
特徴とする。
装置は、（１）第１の数のホトダイオードを有し、これ
らのホトダイオードの受光光量に応じて変化する電流信
号を第１の端子から出力するとともに、前記第１の数の
ホトダイオードのうち受光したホトダイオードの位置お
よび前記受光光量に応じて変化する第２の電圧信号を第
２の端子から出力する受光部と、（２）前記電流信号を
入力し増幅して第３の電圧信号を出力する第１の増幅部
と、（３）前記第２の電圧信号を入力し増幅して第４の
電圧信号を出力する第２の増幅部と、（４）前記第４の
電圧信号を第１の入力端子に入力するとともに、前記第
３の電圧信号に応じた互いに電圧値が異なる第２の数の
電圧信号のそれぞれ１つをそれぞれの第２の入力端子に
入力し、前記第１の入力端子での電圧値と前記第２の入
力端子での電圧値とを比較し、デジタル信号を出力する
前記第２の数の比較器を備える比較部とを備えることを
特徴とする。
【００１２】さらに、本発明に係る光位置検出装置にお
ける受光部は、前記第２の端子と接地電位との間に前記
第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器列を更
に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれのカソ
ード端子が前記第１の端子に接続され、前記第１の数の
ホトダイオードそれぞれのアノード端子が前記第１の抵
抗器列における抵抗器間の接続点または前記第２の端子
に１対１に接続されている、ことを特徴とする。
ける受光部は、前記第２の端子と接地電位との間に前記
第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器列を更
に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれのカソ
ード端子が前記第１の端子に接続され、前記第１の数の
ホトダイオードそれぞれのアノード端子が前記第１の抵
抗器列における抵抗器間の接続点または前記第２の端子
に１対１に接続されている、ことを特徴とする。
【００１３】或いは、本発明に係る光位置検出装置にお
ける受光部は、前記第２の端子と前記第１の端子との間
に前記第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器
列を更に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれ
のアノード端子が接地され、前記第１の数のホトダイオ
ードそれぞれのカソード端子が前記第１の抵抗器列にお
ける抵抗器間の接続点または前記第２の端子に１対１に
接続されている、ことを特徴とする。
ける受光部は、前記第２の端子と前記第１の端子との間
に前記第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器
列を更に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれ
のアノード端子が接地され、前記第１の数のホトダイオ
ードそれぞれのカソード端子が前記第１の抵抗器列にお
ける抵抗器間の接続点または前記第２の端子に１対１に
接続されている、ことを特徴とする。
【００１４】前記比較部は、それぞれ第１の接続端子お
よび第２の接続端子を有する前記第２の数より１だけ多
い第３の数の抵抗器からなり、第１番目の前記抵抗器の
前記第１の接続端子を第１の端とし、前記第３の数番目
の前記第２の接続端子を第２の端とするとともに、１つ
の前記抵抗器の前記第１の接続端子が他の１つの前記抵
抗器の前記第２の接続端子に接続される態様で前記第３
の数の抵抗器が直列接続された第２の抵抗器列を更に備
え、 前記第２の抵抗器列の前記第１の端は前記第３の
電圧信号が入力され、前記第２の抵抗器列の前記第２の
端は接地され、第１番目ないし前記第２の数番目の前記
抵抗器の前記第２の接続端子は、１つの前記比較器の前
記第２の入力端子にそれぞれ接続されることとしてもよ
い。
よび第２の接続端子を有する前記第２の数より１だけ多
い第３の数の抵抗器からなり、第１番目の前記抵抗器の
前記第１の接続端子を第１の端とし、前記第３の数番目
の前記第２の接続端子を第２の端とするとともに、１つ
の前記抵抗器の前記第１の接続端子が他の１つの前記抵
抗器の前記第２の接続端子に接続される態様で前記第３
の数の抵抗器が直列接続された第２の抵抗器列を更に備
え、 前記第２の抵抗器列の前記第１の端は前記第３の
電圧信号が入力され、前記第２の抵抗器列の前記第２の
端は接地され、第１番目ないし前記第２の数番目の前記
抵抗器の前記第２の接続端子は、１つの前記比較器の前
記第２の入力端子にそれぞれ接続されることとしてもよ
い。
【００１５】前記デジタル信号をデジタル−アナログ変
換して前記デジタル信号に応じたアナログ信号を出力す
るＤＡ変換部を更に備えてもよい。
換して前記デジタル信号に応じたアナログ信号を出力す
るＤＡ変換部を更に備えてもよい。
【００１６】前記ＤＡ変換部は、一定電圧を出力端子か
ら出力する定電圧源と、前記定電圧源の前記出力端子に
第１の接続端子が接続された第１の抵抗器とを備えると
ともに、前記第１の抵抗器の第２の接続端子と前記比較
器それぞれの出力端子との間には、前記第２の数の比較
器のそれぞれに応じた抵抗値が設定され、前記第１の抵
抗器の前記第２の接続端子から前記アナログ信号を出力
することとしてもよい。
ら出力する定電圧源と、前記定電圧源の前記出力端子に
第１の接続端子が接続された第１の抵抗器とを備えると
ともに、前記第１の抵抗器の第２の接続端子と前記比較
器それぞれの出力端子との間には、前記第２の数の比較
器のそれぞれに応じた抵抗値が設定され、前記第１の抵
抗器の前記第２の接続端子から前記アナログ信号を出力
することとしてもよい。
【００１７】又、前記第１の増幅部は更に前記電流信号
のＡＣ成分に応じた信号を抽出して増幅して前記第３の
電圧信号を出力し、前記第２の増幅部は更に前記第２の
電圧信号のＡＣ成分に応じた信号を抽出して増幅して前
記第４の電圧信号を出力し、前記ＤＡ変換部から出力さ
れた信号を平滑化してＤＣ信号を出力するＤＣ再生部を
更に備えてもよい。
のＡＣ成分に応じた信号を抽出して増幅して前記第３の
電圧信号を出力し、前記第２の増幅部は更に前記第２の
電圧信号のＡＣ成分に応じた信号を抽出して増幅して前
記第４の電圧信号を出力し、前記ＤＡ変換部から出力さ
れた信号を平滑化してＤＣ信号を出力するＤＣ再生部を
更に備えてもよい。
【００１８】前記ＤＡ変換部は、一定電圧を出力端子か
ら出力する定電圧源と、前記定電圧源の前記出力端子に
第１の接続端子が接続された第１の抵抗器と、前記第１
の抵抗器の第２の接続端子に第１の接続端子が接続され
た第２の抵抗器と、前記第２の抵抗器の第２の接続端子
にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地され、
前記受光部に入射するパルス状の信号光に同期したパル
ス信号がベース端子に入力されるトランジスタとを備え
るとともに、前記第１の抵抗器の前記第２の接続端子と
前記比較器それぞれの出力端子との間には、前記第２の
数の比較器のそれぞれに応じた抵抗値が設定され、前記
第２の抵抗器の前記第２の接続端子から前記アナログ信
号を出力することとしてもよい。
ら出力する定電圧源と、前記定電圧源の前記出力端子に
第１の接続端子が接続された第１の抵抗器と、前記第１
の抵抗器の第２の接続端子に第１の接続端子が接続され
た第２の抵抗器と、前記第２の抵抗器の第２の接続端子
にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が接地され、
前記受光部に入射するパルス状の信号光に同期したパル
ス信号がベース端子に入力されるトランジスタとを備え
るとともに、前記第１の抵抗器の前記第２の接続端子と
前記比較器それぞれの出力端子との間には、前記第２の
数の比較器のそれぞれに応じた抵抗値が設定され、前記
第２の抵抗器の前記第２の接続端子から前記アナログ信
号を出力することとしてもよい。
【００１９】又、前記第１の数と前記第２の数とが同数
であってもよいし、前記第１の抵抗器列を構成する各抵
抗器の抵抗値が全て同じ値であってもよいし、前記第２
の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値が全て同じ値で
あってもよい。
であってもよいし、前記第１の抵抗器列を構成する各抵
抗器の抵抗値が全て同じ値であってもよいし、前記第２
の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値が全て同じ値で
あってもよい。
【００２０】
【作用】本発明の光位置検出装置の構成によれば、受光
部は第１の数のホトダイオードを備える。これらホトダ
イオードの何れかに光が入射すると、受光部の第１の端
子は、その光の光量に応じた電流信号を出力する。一
方、受光部の第２の端子は、その光の光量と光を受けた
ホトダイオードの位置に応じた第２の電圧信号を出力す
る。第１の増幅部は、電流信号を入力し増幅して第３の
電圧信号を出力する。第２の増幅部は、第２の電圧信号
を入力し増幅して第４の電圧信号を出力する。比較部は
第２の数の比較器を備える。それぞれの比較器の第１の
入力端子には、第４の電圧信号が入力される。一方、そ
れぞれの比較器の第２の入力端子には、第３の電圧信号
に応じた互いに値の異なる第２の数の電圧信号のそれぞ
れが入力される。比較部のそれぞれの比較器は、第１の
入力端子に入力される電圧値と第２の入力端子に入力さ
れる電圧値とを大小比較し、デジタル信号を出力する。
部は第１の数のホトダイオードを備える。これらホトダ
イオードの何れかに光が入射すると、受光部の第１の端
子は、その光の光量に応じた電流信号を出力する。一
方、受光部の第２の端子は、その光の光量と光を受けた
ホトダイオードの位置に応じた第２の電圧信号を出力す
る。第１の増幅部は、電流信号を入力し増幅して第３の
電圧信号を出力する。第２の増幅部は、第２の電圧信号
を入力し増幅して第４の電圧信号を出力する。比較部は
第２の数の比較器を備える。それぞれの比較器の第１の
入力端子には、第４の電圧信号が入力される。一方、そ
れぞれの比較器の第２の入力端子には、第３の電圧信号
に応じた互いに値の異なる第２の数の電圧信号のそれぞ
れが入力される。比較部のそれぞれの比較器は、第１の
入力端子に入力される電圧値と第２の入力端子に入力さ
れる電圧値とを大小比較し、デジタル信号を出力する。
【００２１】受光部は、ホトダイオードと同数の第１の
数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器列を更に備え
る。ホトダイオードそれぞれのアノード端子が第１の抵
抗器列の内の隣接する２つの抵抗器の接続点および第１
の抵抗器列の第１の端のそれぞれに接続され、第１の抵
抗器列の第２の端が接地される場合には、第１の抵抗器
列の第１の端が受光部の第２の端子となり、第１の数の
ホトダイオードの全てのカソード端子が共通にされて受
光部の第１の端子となる。又、ホトダイオードそれぞれ
のカソード端子が第１の抵抗器列の内の隣接する２つの
抵抗器の接続点および第１の抵抗器列の第１の端のそれ
ぞれに接続され、第１の数のホトダイオードの全てのア
ノード端子が共通にされて接地される場合には、第１の
抵抗器列の第１の端が受光部の第２の端子となり、第１
の抵抗器列の第２の端が受光部の第１の端子となる。
数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器列を更に備え
る。ホトダイオードそれぞれのアノード端子が第１の抵
抗器列の内の隣接する２つの抵抗器の接続点および第１
の抵抗器列の第１の端のそれぞれに接続され、第１の抵
抗器列の第２の端が接地される場合には、第１の抵抗器
列の第１の端が受光部の第２の端子となり、第１の数の
ホトダイオードの全てのカソード端子が共通にされて受
光部の第１の端子となる。又、ホトダイオードそれぞれ
のカソード端子が第１の抵抗器列の内の隣接する２つの
抵抗器の接続点および第１の抵抗器列の第１の端のそれ
ぞれに接続され、第１の数のホトダイオードの全てのア
ノード端子が共通にされて接地される場合には、第１の
抵抗器列の第１の端が受光部の第２の端子となり、第１
の抵抗器列の第２の端が受光部の第１の端子となる。
【００２２】何れの場合も、受光部の第１の端子に第１
の増幅部から逆バイアス電圧が印加されホトダイオード
に光が入射すると、そのホトダイオードを経由して受光
部の第１の端子と接地端との間に電流が流れる。従っ
て、受光部の第１の端子は、受光光量に応じた電流信号
を出力する。一方、光が入射するホトダイオードによっ
て電流が流れる経路が異なる。従って、受光部の第２の
端子は、その経路上にある抵抗器の抵抗値の総和に電流
値を積算した値に応じた第２の電圧信号を出力する。
の増幅部から逆バイアス電圧が印加されホトダイオード
に光が入射すると、そのホトダイオードを経由して受光
部の第１の端子と接地端との間に電流が流れる。従っ
て、受光部の第１の端子は、受光光量に応じた電流信号
を出力する。一方、光が入射するホトダイオードによっ
て電流が流れる経路が異なる。従って、受光部の第２の
端子は、その経路上にある抵抗器の抵抗値の総和に電流
値を積算した値に応じた第２の電圧信号を出力する。
【００２３】比較部は、第２の数より１だけ多い第３の
数の抵抗器が直列接続された第２の抵抗器列を更に備え
ることにより、それぞれの比較器の第２の入力端子に入
力される互いに異なる第２の数の電圧信号を作成する。
即ち、第２の抵抗器列の第１の端に第１の増幅部から第
３の電圧信号が入力され、第２の抵抗器列の第２の端が
接地されると、第２の抵抗器列の内の隣接する２つの抵
抗器の接続点のそれぞれに、第２の抵抗器列を構成する
各抵抗器の抵抗値の比に応じて第３の電圧信号が分圧さ
れた電圧が現れる。それぞれの比較器は、その第３の電
圧信号が分圧されたそれぞれの電圧値と第４の電圧信号
とを大小比較する。従って、それぞれの比較器の出力す
なわち比較部の出力値は、第３の電圧信号と第４の電圧
信号との比に応じたデジタル信号値を表す。
数の抵抗器が直列接続された第２の抵抗器列を更に備え
ることにより、それぞれの比較器の第２の入力端子に入
力される互いに異なる第２の数の電圧信号を作成する。
即ち、第２の抵抗器列の第１の端に第１の増幅部から第
３の電圧信号が入力され、第２の抵抗器列の第２の端が
接地されると、第２の抵抗器列の内の隣接する２つの抵
抗器の接続点のそれぞれに、第２の抵抗器列を構成する
各抵抗器の抵抗値の比に応じて第３の電圧信号が分圧さ
れた電圧が現れる。それぞれの比較器は、その第３の電
圧信号が分圧されたそれぞれの電圧値と第４の電圧信号
とを大小比較する。従って、それぞれの比較器の出力す
なわち比較部の出力値は、第３の電圧信号と第４の電圧
信号との比に応じたデジタル信号値を表す。
【００２４】ＤＡ変換部を更に備える場合、このＤＡ変
換部は、Ｌｏｗレベルを出力する比較器の出力端子と定
電圧源の出力端子との間にある抵抗器の抵抗値の比で決
まるアナログ信号を出力する。即ち、ＤＡ変換部は、比
較部から出力されたデジタル信号をデジタル−アナログ
変換して、そのデジタル信号に応じたアナログ信号を出
力する。
換部は、Ｌｏｗレベルを出力する比較器の出力端子と定
電圧源の出力端子との間にある抵抗器の抵抗値の比で決
まるアナログ信号を出力する。即ち、ＤＡ変換部は、比
較部から出力されたデジタル信号をデジタル−アナログ
変換して、そのデジタル信号に応じたアナログ信号を出
力する。
【００２５】又、パルス状の光が入射した場合における
本発明の光位置検出装置の作用は以下のとおりである。
本発明の光位置検出装置の作用は以下のとおりである。
【００２６】受光部の第１の端子は、受光光量に応じて
変化する電流信号を出力する。受光部の第２の端子は、
受光したホトダイオードと受光光量に応じて変化する第
２の電圧信号を出力する。入射した光がパルス状である
ので、電流信号と第２の電圧信号は共にパルス状の信号
である。
変化する電流信号を出力する。受光部の第２の端子は、
受光したホトダイオードと受光光量に応じて変化する第
２の電圧信号を出力する。入射した光がパルス状である
ので、電流信号と第２の電圧信号は共にパルス状の信号
である。
【００２７】第１の増幅部は、電流信号のＡＣ成分に応
じた信号を抽出して増幅して第３の電圧信号を出力す
る。第２の増幅部は、第２の電圧信号のＡＣ成分に応じ
た信号を抽出して増幅して第４の電圧信号を出力する。
じた信号を抽出して増幅して第３の電圧信号を出力す
る。第２の増幅部は、第２の電圧信号のＡＣ成分に応じ
た信号を抽出して増幅して第４の電圧信号を出力する。
【００２８】比較部は、前記と同様に、第３の電圧信号
と第４の電圧信号との比に応じたデジタル信号値を出力
する。
と第４の電圧信号との比に応じたデジタル信号値を出力
する。
【００２９】ＤＡ変換部は、トランジスタのベース端子
に入力されるパルス状の光のパルス信号に同期して、比
較部から出力されたデジタル信号をデジタルーアナログ
変換し、アナログ信号値を出力する。ＤＣ再生部は、Ｄ
Ａ変換部から出力された信号を平滑化してＤＣ信号を出
力する。
に入力されるパルス状の光のパルス信号に同期して、比
較部から出力されたデジタル信号をデジタルーアナログ
変換し、アナログ信号値を出力する。ＤＣ再生部は、Ｄ
Ａ変換部から出力された信号を平滑化してＤＣ信号を出
力する。
【００３０】尚、第１の数と第２の数とが同数であり、
第１の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値が全て同じ
値であり、第２の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値
が全て同じ値であれば、受光部の受光したホトダイオー
ドと比較部から出力されるデジタル信号値とは１対１に
対応する。
第１の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値が全て同じ
値であり、第２の抵抗器列を構成する各抵抗器の抵抗値
が全て同じ値であれば、受光部の受光したホトダイオー
ドと比較部から出力されるデジタル信号値とは１対１に
対応する。
【００３１】本発明に係る光位置検出装置は、発光素子
から測定対象に投射され反射された後に受光部に到達し
た光点の受光部上の位置が測定対象と発光素子や受光部
との間の距離に依存することを利用する距離測定に適用
するに好適なものである。
から測定対象に投射され反射された後に受光部に到達し
た光点の受光部上の位置が測定対象と発光素子や受光部
との間の距離に依存することを利用する距離測定に適用
するに好適なものである。
【００３２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る
光位置検出装置の回路図である。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る
光位置検出装置の回路図である。
【００３３】受光部１０は、ｎ（第１の数）個の抵抗器
Ｒ１01、Ｒ１02、Ｒ１03、．．．、Ｒ１n が直列に接続
された抵抗器列（第１の抵抗器列）と、ｎ個のホトダイ
オードＰＤ01、ＰＤ02、ＰＤ03、．．．、ＰＤn とから
なるホトダイオードアレイとから構成される（尚、図で
はｎ＝１０としている）。抵抗器Ｒ１i （ｉ＝２、
３、．．．、ｎ）は、ホトダイオードＰＤi-1 のアノー
ド端子とホトダイオードＰＤi のアノード端子との間に
接続される。抵抗器Ｒ１01は、ホトダイオードＰＤ01の
アノード端子と接地端１２との間に接続される。
Ｒ１01、Ｒ１02、Ｒ１03、．．．、Ｒ１n が直列に接続
された抵抗器列（第１の抵抗器列）と、ｎ個のホトダイ
オードＰＤ01、ＰＤ02、ＰＤ03、．．．、ＰＤn とから
なるホトダイオードアレイとから構成される（尚、図で
はｎ＝１０としている）。抵抗器Ｒ１i （ｉ＝２、
３、．．．、ｎ）は、ホトダイオードＰＤi-1 のアノー
ド端子とホトダイオードＰＤi のアノード端子との間に
接続される。抵抗器Ｒ１01は、ホトダイオードＰＤ01の
アノード端子と接地端１２との間に接続される。
【００３４】全てのホトダイオードＰＤi （ｉ＝１、
２、３、．．．、ｎ）のカソード端子は、共通にされ逆
バイアス電圧入力端子１１（第１の端子）となり、第１
の増幅部２０の逆バイアス電圧供給端子２１に接続され
る。ホトダイオードＰＤn のアノード端子は、受光部出
力端子１３（第２の端子）となり、第２の増幅部の入力
端子３１に接続される。
２、３、．．．、ｎ）のカソード端子は、共通にされ逆
バイアス電圧入力端子１１（第１の端子）となり、第１
の増幅部２０の逆バイアス電圧供給端子２１に接続され
る。ホトダイオードＰＤn のアノード端子は、受光部出
力端子１３（第２の端子）となり、第２の増幅部の入力
端子３１に接続される。
【００３５】ホトダイオードアレイ中のある１つのホト
ダイオードに信号光が入射すると、該ホトダイオードか
ら抵抗器列の一部を経由して接地端１２に向かって、信
号光の強度に応じた値の電流が流れる。従って、受光部
出力端子１３には、信号光が入射したホトダイオードの
アノード端子と接地端１２との間にある全ての抵抗器の
抵抗値の総和に前記電流値を積算した電位（第２の電圧
信号）が現れる。
ダイオードに信号光が入射すると、該ホトダイオードか
ら抵抗器列の一部を経由して接地端１２に向かって、信
号光の強度に応じた値の電流が流れる。従って、受光部
出力端子１３には、信号光が入射したホトダイオードの
アノード端子と接地端１２との間にある全ての抵抗器の
抵抗値の総和に前記電流値を積算した電位（第２の電圧
信号）が現れる。
【００３６】第１の増幅部２０は、増幅器Ａｍｐ１、Ａ
ｍｐ３、抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、
Ｒ９、Ｒ１２、Ｒｘ、コンデンサＣ１からなる。抵抗器
Ｒ５は可変抵抗器である。抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ
６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒｘの各抵抗値は、受
光部１０の逆バイアス電圧入力端子１１に印加される逆
バイアス電圧および第１の増幅部２０全体の増幅率を適
切に設定するよう定められる。コンデンサＣ１は、外乱
光などによるノイズを低減するために設けられる。
ｍｐ３、抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、
Ｒ９、Ｒ１２、Ｒｘ、コンデンサＣ１からなる。抵抗器
Ｒ５は可変抵抗器である。抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ
６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒｘの各抵抗値は、受
光部１０の逆バイアス電圧入力端子１１に印加される逆
バイアス電圧および第１の増幅部２０全体の増幅率を適
切に設定するよう定められる。コンデンサＣ１は、外乱
光などによるノイズを低減するために設けられる。
【００３７】増幅器Ａｍｐ１の出力端子は、抵抗器Ｒ８
を介して増幅器Ａｍｐ３の＋入力端子に接続されると共
に、並列に配置された抵抗器ＲｘとコンデンサＣ１を介
して自らの−入力端子および受光部１０の逆バイアス電
圧入力端子１１に接続される。増幅器Ａｍｐ１は、全て
のホトダイオードＰＤi のカソード端子に共通の逆バイ
アス電圧を印加する。
を介して増幅器Ａｍｐ３の＋入力端子に接続されると共
に、並列に配置された抵抗器ＲｘとコンデンサＣ１を介
して自らの−入力端子および受光部１０の逆バイアス電
圧入力端子１１に接続される。増幅器Ａｍｐ１は、全て
のホトダイオードＰＤi のカソード端子に共通の逆バイ
アス電圧を印加する。
【００３８】増幅器Ａｍｐ３の出力端子は、比較部４０
の参照信号入力端子４１に接続される。増幅器Ａｍｐ３
は、受光部１０に信号光が入射した時にホトダイオード
アレイ中の何れかのホトダイオードに流れた電流値に応
じた参照信号（第３の電圧信号）を出力する。
の参照信号入力端子４１に接続される。増幅器Ａｍｐ３
は、受光部１０に信号光が入射した時にホトダイオード
アレイ中の何れかのホトダイオードに流れた電流値に応
じた参照信号（第３の電圧信号）を出力する。
【００３９】第２の増幅部３０は、増幅器Ａｍｐ２、抵
抗器Ｒ１０、Ｒ１１から構成される。抵抗器Ｒ１０とＲ
１１の各抵抗値は、第２の増幅部３０全体の増幅率を適
切に設定するよう定められる。
抗器Ｒ１０、Ｒ１１から構成される。抵抗器Ｒ１０とＲ
１１の各抵抗値は、第２の増幅部３０全体の増幅率を適
切に設定するよう定められる。
【００４０】増幅器Ａｍｐ２の入力端子は、受光部１０
の受光部出力端子１３に接続され、増幅器Ａｍｐ２の出
力端子は、比較部４０の位置信号入力端子４２に接続さ
れる。増幅器Ａｍｐ２は、受光部１０の受光部出力端子
１３からの信号を増幅し位置信号（第４の電圧信号）を
出力する。この位置信号は、信号光が入射した時に受光
部１０のホトダイオードアレイの何れかのホトダイオー
ドに流れた電流値とそのホトダイオードの位置に応じた
信号である。
の受光部出力端子１３に接続され、増幅器Ａｍｐ２の出
力端子は、比較部４０の位置信号入力端子４２に接続さ
れる。増幅器Ａｍｐ２は、受光部１０の受光部出力端子
１３からの信号を増幅し位置信号（第４の電圧信号）を
出力する。この位置信号は、信号光が入射した時に受光
部１０のホトダイオードアレイの何れかのホトダイオー
ドに流れた電流値とそのホトダイオードの位置に応じた
信号である。
【００４１】比較部４０は、ｍ（第２の数）個の比較器
ＣＯＭＰ01、ＣＯＭＰ02、ＣＯＭＰ03、．．．、ＣＯＭ
Ｐm と、ｍ＋１（第３の数）個の抵抗器Ｒ２01、Ｒ
２02、Ｒ２03、．．．、Ｒ２m+1 が直列に接続された抵
抗器列（第２の抵抗器列）とからなる（尚、図ではｍ＝
１０としている）。抵抗器Ｒ２i （ｉ＝２、
３、．．．、ｍ）は、比較器ＣＯＭＰi-1 の＋入力端子
（第２の入力端子）と比較器ＣＯＭＰi の＋入力端子と
の間に接続される。抵抗器Ｒ２01は、比較器ＣＯＭＰ01
の＋入力端子と接地との間に接続される。抵抗器Ｒ２
m+1 は、比較器ＣＯＭＰm の＋入力端子に接続される。
この抵抗器Ｒ２m+1 のもう一方の端は、比較部４０の参
照信号入力端子４１である。
ＣＯＭＰ01、ＣＯＭＰ02、ＣＯＭＰ03、．．．、ＣＯＭ
Ｐm と、ｍ＋１（第３の数）個の抵抗器Ｒ２01、Ｒ
２02、Ｒ２03、．．．、Ｒ２m+1 が直列に接続された抵
抗器列（第２の抵抗器列）とからなる（尚、図ではｍ＝
１０としている）。抵抗器Ｒ２i （ｉ＝２、
３、．．．、ｍ）は、比較器ＣＯＭＰi-1 の＋入力端子
（第２の入力端子）と比較器ＣＯＭＰi の＋入力端子と
の間に接続される。抵抗器Ｒ２01は、比較器ＣＯＭＰ01
の＋入力端子と接地との間に接続される。抵抗器Ｒ２
m+1 は、比較器ＣＯＭＰm の＋入力端子に接続される。
この抵抗器Ｒ２m+1 のもう一方の端は、比較部４０の参
照信号入力端子４１である。
【００４２】参照信号入力端子４１に入力される参照信
号は、ｍ＋１個の抵抗器Ｒ２i により多段階に分圧さ
れ、それぞれの段階における電位が比較器ＣＯＭＰi の
＋入力端子に入力される。位置信号入力端子４２から入
力される位置信号は、すべての比較器ＣＯＭＰi の−入
力端子（第１の入力端子）に入力される。
号は、ｍ＋１個の抵抗器Ｒ２i により多段階に分圧さ
れ、それぞれの段階における電位が比較器ＣＯＭＰi の
＋入力端子に入力される。位置信号入力端子４２から入
力される位置信号は、すべての比較器ＣＯＭＰi の−入
力端子（第１の入力端子）に入力される。
【００４３】それぞれの比較器ＣＯＭＰi は、＋入力端
子に入力される信号レベルと−入力端子に入力される信
号レベルとの大小関係を比較し、前者が大きければ出力
端子はハイインピーダンス状態となり、逆に後者が大き
ければ出力端子にＬｏｗレベルを出力する。
子に入力される信号レベルと−入力端子に入力される信
号レベルとの大小関係を比較し、前者が大きければ出力
端子はハイインピーダンス状態となり、逆に後者が大き
ければ出力端子にＬｏｗレベルを出力する。
【００４４】従って、ｍ個の比較器ＣＯＭＰi のうち出
力端子にＬｏｗレベルを出力する比較器の個数は、受光
部１０のホトダイオードアレイ上に信号光が入射した位
置を表す。
力端子にＬｏｗレベルを出力する比較器の個数は、受光
部１０のホトダイオードアレイ上に信号光が入射した位
置を表す。
【００４５】ＤＡ変換部５０は、抵抗器Ｒ１３ないしＲ
２２、定電圧源５１からなる。ｍ−１個の抵抗器Ｒ１３
ないしＲ２１の一端は比較部４０の比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｍ−１）の出力端子のそ
れぞれに接続される。尚、ＣＯＭＰm の出力端子にも抵
抗器が接続されてよいが、この図ではその抵抗器の抵抗
値を０としている。抵抗器Ｒ１３ないしＲ２１のもう一
方の端、および、比較器ＣＯＭＰm の出力端子は共通に
され、抵抗器Ｒ２２を介して定電圧源５１の出力端子に
接続され、又、アナログ出力端子５２となる。
２２、定電圧源５１からなる。ｍ−１個の抵抗器Ｒ１３
ないしＲ２１の一端は比較部４０の比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｍ−１）の出力端子のそ
れぞれに接続される。尚、ＣＯＭＰm の出力端子にも抵
抗器が接続されてよいが、この図ではその抵抗器の抵抗
値を０としている。抵抗器Ｒ１３ないしＲ２１のもう一
方の端、および、比較器ＣＯＭＰm の出力端子は共通に
され、抵抗器Ｒ２２を介して定電圧源５１の出力端子に
接続され、又、アナログ出力端子５２となる。
【００４６】アナログ出力端子５２には、定電圧源５１
とＬｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi との間にあ
る各抵抗器の抵抗値によって決まる電位が現れる。それ
故、抵抗器Ｒ１３ないしＲ２２の抵抗値を適切に設定す
ることにより、ＤＡ変換部５０は、比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｍ）からの出力状態をア
ナログ値に変換しアナログ出力端子５２に出力する。増
幅器Ａｍｐ４は、ＤＡ変換部５０のアナログ出力端子５
２に現れたアナログ信号をインピーダンス変換する。
とＬｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi との間にあ
る各抵抗器の抵抗値によって決まる電位が現れる。それ
故、抵抗器Ｒ１３ないしＲ２２の抵抗値を適切に設定す
ることにより、ＤＡ変換部５０は、比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｍ）からの出力状態をア
ナログ値に変換しアナログ出力端子５２に出力する。増
幅器Ａｍｐ４は、ＤＡ変換部５０のアナログ出力端子５
２に現れたアナログ信号をインピーダンス変換する。
【００４７】従って、この増幅器Ａｍｐ４のアナログ出
力も、受光部１０のホトダイオードアレイ上に信号光が
入射した位置を表す。
力も、受光部１０のホトダイオードアレイ上に信号光が
入射した位置を表す。
【００４８】次に、第１の増幅部２０および第２の増幅
部３０それぞれの増幅率、すなわち各抵抗器の抵抗値の
設定の一例を説明する。尚、以下では、ｎ＝ｍ＝１０と
し、受光部１０内の全ての抵抗器Ｒ１i （ｉ＝１、２、
３、．．．、１０）の抵抗値を同一の値Ｒ１とし、更
に、比較部４０内の全ての抵抗器Ｒ２i （ｉ＝１、２、
３、．．．、１１）の抵抗値を同一の値Ｒ２とする。
部３０それぞれの増幅率、すなわち各抵抗器の抵抗値の
設定の一例を説明する。尚、以下では、ｎ＝ｍ＝１０と
し、受光部１０内の全ての抵抗器Ｒ１i （ｉ＝１、２、
３、．．．、１０）の抵抗値を同一の値Ｒ１とし、更
に、比較部４０内の全ての抵抗器Ｒ２i （ｉ＝１、２、
３、．．．、１１）の抵抗値を同一の値Ｒ２とする。
【００４９】信号光が受光部１０内のホトダイオードア
レイの一端にあるホトダイオードＰＤ10に入射した時
に、比較部４０の出力すなわち比較器ＣＯＭＰi （ｉ＝
１、２、３、．．．、１０）の出力が全てＬｏｗレベル
になるように、第１の増幅部２０、３０それぞれの増幅
率を設定する。
レイの一端にあるホトダイオードＰＤ10に入射した時
に、比較部４０の出力すなわち比較器ＣＯＭＰi （ｉ＝
１、２、３、．．．、１０）の出力が全てＬｏｗレベル
になるように、第１の増幅部２０、３０それぞれの増幅
率を設定する。
【００５０】信号光がホトダイオードＰＤ10に入射した
時に流れる電流をＩｏとすると、第１の増幅部２０の出
力端子２２における電位Ｖｏと第２の増幅部３０の出力
端子３２における電位Ｖｉｎは、 Ｖｏ ＝Ｉｏ×Ｒｘ×Ａｒｅｆ … (1a) Ｖｉｎ＝Ｉｏ×ｎ×Ｒ１×Ａ … (1b) と表される。ここで、Ａｒｅｆは、第１の増幅部２０内
の増幅器Ａｍｐ３周辺の抵抗器の抵抗値によって決まる
増幅率であり、可変抵抗器Ｒ５によって調整可能であ
る。Ａは、第２の増幅部３０の増幅率であり、抵抗器Ｒ
１０とＲ１１の抵抗値の比によって決まる。
時に流れる電流をＩｏとすると、第１の増幅部２０の出
力端子２２における電位Ｖｏと第２の増幅部３０の出力
端子３２における電位Ｖｉｎは、 Ｖｏ ＝Ｉｏ×Ｒｘ×Ａｒｅｆ … (1a) Ｖｉｎ＝Ｉｏ×ｎ×Ｒ１×Ａ … (1b) と表される。ここで、Ａｒｅｆは、第１の増幅部２０内
の増幅器Ａｍｐ３周辺の抵抗器の抵抗値によって決まる
増幅率であり、可変抵抗器Ｒ５によって調整可能であ
る。Ａは、第２の増幅部３０の増幅率であり、抵抗器Ｒ
１０とＲ１１の抵抗値の比によって決まる。
【００５１】比較部４０内の比較器ＣＯＭＰi （ｉ＝
１、２、３、．．．、１０）の出力が全てＬｏｗレベル
となるためには、 Ｖｏ＝Ｖｉｎ … (2) である必要がある。そこで、例えば、 Ｒｘ＝２×Ｒ１ … (3a) Ａｒｅｆ＝１０ … (3b) Ａ＝２ … (3c) となるように増幅器Ａｍｐ１、Ａｍｐ２、Ａｍｐ３それ
ぞれの周辺の抵抗器の抵抗値を設定する。尚、この時、 Ｖｏ＝Ｖｉｎ＝２０×Ｉｏ×Ｒ１ … (4) である。
１、２、３、．．．、１０）の出力が全てＬｏｗレベル
となるためには、 Ｖｏ＝Ｖｉｎ … (2) である必要がある。そこで、例えば、 Ｒｘ＝２×Ｒ１ … (3a) Ａｒｅｆ＝１０ … (3b) Ａ＝２ … (3c) となるように増幅器Ａｍｐ１、Ａｍｐ２、Ａｍｐ３それ
ぞれの周辺の抵抗器の抵抗値を設定する。尚、この時、 Ｖｏ＝Ｖｉｎ＝２０×Ｉｏ×Ｒ１ … (4) である。
【００５２】更に、定電圧源５１の出力端子とＬｏｗレ
ベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の出力端子との間にあ
る抵抗器群で分圧されアナログ出力端子５２に現れる電
位が、Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の個数
と線形関係になるように、抵抗器Ｒ１３ないしＲ２２の
各抵抗値を設定する。例えば、 Ｒ１３＝ 2ｋΩ、 Ｒ１４＝ 5.6ｋΩ、 Ｒ１５＝12ｋΩ、 Ｒ１６＝18ｋΩ、 Ｒ１７＝33ｋΩ、 Ｒ１８＝43ｋΩ、 Ｒ１９＝56ｋΩ、 Ｒ２０＝75ｋΩ、 Ｒ２１＝91ｋΩ、 Ｒ２２＝10ｋΩ … (5) と設定すれば、アナログ出力端子５２に現れる電位は、
Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の個数との間
に線形関係を有する値となる。
ベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の出力端子との間にあ
る抵抗器群で分圧されアナログ出力端子５２に現れる電
位が、Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の個数
と線形関係になるように、抵抗器Ｒ１３ないしＲ２２の
各抵抗値を設定する。例えば、 Ｒ１３＝ 2ｋΩ、 Ｒ１４＝ 5.6ｋΩ、 Ｒ１５＝12ｋΩ、 Ｒ１６＝18ｋΩ、 Ｒ１７＝33ｋΩ、 Ｒ１８＝43ｋΩ、 Ｒ１９＝56ｋΩ、 Ｒ２０＝75ｋΩ、 Ｒ２１＝91ｋΩ、 Ｒ２２＝10ｋΩ … (5) と設定すれば、アナログ出力端子５２に現れる電位は、
Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰi の個数との間
に線形関係を有する値となる。
【００５３】次に、上記の様に各抵抗器の抵抗値を定め
た場合における測定の一例を説明する。
た場合における測定の一例を説明する。
【００５４】信号光が受光部１０内のｋ番目のホトダイ
オードＰＤk （１≦ｋ≦１０）に入射したとする。この
時、ホトダイオードＰＤk から接地端１２に向かって流
れる電流Ｉｏによって、第２の増幅部３０の出力端子３
２に出力される参照信号Ｖｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｉｏ×ｋ×Ｒ１×Ａ＝２×ｋ×Ｉｏ×Ｒ１ … （６） である。この電位が比較部４０の位置信号入力端子４２
に入力され、更に全ての比較器ＣＯＭＰｉ （ｉ＝１、
２、３、．．．、１０）の−端子入力に入力される。
オードＰＤk （１≦ｋ≦１０）に入射したとする。この
時、ホトダイオードＰＤk から接地端１２に向かって流
れる電流Ｉｏによって、第２の増幅部３０の出力端子３
２に出力される参照信号Ｖｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｉｏ×ｋ×Ｒ１×Ａ＝２×ｋ×Ｉｏ×Ｒ１ … （６） である。この電位が比較部４０の位置信号入力端子４２
に入力され、更に全ての比較器ＣＯＭＰｉ （ｉ＝１、
２、３、．．．、１０）の−端子入力に入力される。
【００５５】一方、第１の増幅部２０の出力端子２２に
現れる電位Ｖｏは、 Ｖｏ＝２０×Ｉｏ×Ｒ１ … (7) である。この電位が比較部４０の参照信号入力端子４１
に入力される。参照信号入力端子４１に入力された電位
Ｖｏは、１１個の抵抗器Ｒ２i により分圧されて、それ
ぞれの比較器ＣＯＭＰi （ｉ＝１、２、３、．．．、１
０）の＋入力端子に入力される。
現れる電位Ｖｏは、 Ｖｏ＝２０×Ｉｏ×Ｒ１ … (7) である。この電位が比較部４０の参照信号入力端子４１
に入力される。参照信号入力端子４１に入力された電位
Ｖｏは、１１個の抵抗器Ｒ２i により分圧されて、それ
ぞれの比較器ＣＯＭＰi （ｉ＝１、２、３、．．．、１
０）の＋入力端子に入力される。
【００５６】すなわち、比較器ＣＯＭＰ1 ないしＣＯＭ
Ｐk の＋入力端子に入力される電位は、それぞれ、 Ｖｏ／11 ＝Ｉｏ×Ｒ１×20／11 … (8a) ないし Ｖｏ×k ／11＝Ｉｏ×Ｒ１×20×k ／11 … (8b) である。これらの値は、式（６）で表される−入力端子
に入力される電位Ｖｉｎに比較して小さい。それ故に、
比較器ＣＯＭＰ1 ないしＣＯＭＰk の出力はＬｏｗレベ
ルとなる。
Ｐk の＋入力端子に入力される電位は、それぞれ、 Ｖｏ／11 ＝Ｉｏ×Ｒ１×20／11 … (8a) ないし Ｖｏ×k ／11＝Ｉｏ×Ｒ１×20×k ／11 … (8b) である。これらの値は、式（６）で表される−入力端子
に入力される電位Ｖｉｎに比較して小さい。それ故に、
比較器ＣＯＭＰ1 ないしＣＯＭＰk の出力はＬｏｗレベ
ルとなる。
【００５７】一方、比較器ＣＯＭＰk+1 ないしＣＯＭＰ
10の＋入力端子に入力される電位は、 Ｖｏ×(k+1) ／11＝Ｉｏ×Ｒ１×20×(k+1) ／11 … (8c) ないしＶｏ×10／11 ＝Ｉｏ×Ｒ１×20×10／11… (8
d) である。これらの値は、式（６）で表される−入力端子
に入力される電位Ｖｉｎに比較して大きい。それ故に、
比較器ＣＯＭＰk+1 ないしＣＯＭＰ10の出力端子はハイ
インピーダンス状態となる。
10の＋入力端子に入力される電位は、 Ｖｏ×(k+1) ／11＝Ｉｏ×Ｒ１×20×(k+1) ／11 … (8c) ないしＶｏ×10／11 ＝Ｉｏ×Ｒ１×20×10／11… (8
d) である。これらの値は、式（６）で表される−入力端子
に入力される電位Ｖｉｎに比較して大きい。それ故に、
比較器ＣＯＭＰk+1 ないしＣＯＭＰ10の出力端子はハイ
インピーダンス状態となる。
【００５８】従って、受光部のホトダイオードＰＤk に
入射光が入射した時には、１０個の比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、１０）の出力は、１番目
からｋ番目まではＬｏｗであり、ｋ＋１番目から１０番
目まではハイインピーダンス状態となる。すなわち、逆
に、この比較器ＣＯＭＰi 出力状態は、信号光が受光部
１０のｋ番目のホトダイオードＰＤk に入射したことを
表す。
入射光が入射した時には、１０個の比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、１０）の出力は、１番目
からｋ番目まではＬｏｗであり、ｋ＋１番目から１０番
目まではハイインピーダンス状態となる。すなわち、逆
に、この比較器ＣＯＭＰi 出力状態は、信号光が受光部
１０のｋ番目のホトダイオードＰＤk に入射したことを
表す。
【００５９】今の場合、受光部内のホトダイオードの個
数ｎと比較部内の比較器の個数ｍを同じ１０とし、受光
部内の全ての抵抗器Ｒ１i （ｉ＝１、２、３、．．．、
１０）の抵抗値を同一の値Ｒ１に設定し、更に、比較部
内の全ての抵抗器Ｒ２i （ｉ＝１、２、３、．．．、１
１）の抵抗値を同一の値Ｒ２に設定したので、信号光が
入射した位置を示すホトダイオードＰＤi の番号と、比
較器ＣＯＭＰi （ｉ＝１、２、３、．．．、１０）のう
ちＬｏｗレベルを出力する比較器の個数とが一致する。
数ｎと比較部内の比較器の個数ｍを同じ１０とし、受光
部内の全ての抵抗器Ｒ１i （ｉ＝１、２、３、．．．、
１０）の抵抗値を同一の値Ｒ１に設定し、更に、比較部
内の全ての抵抗器Ｒ２i （ｉ＝１、２、３、．．．、１
１）の抵抗値を同一の値Ｒ２に設定したので、信号光が
入射した位置を示すホトダイオードＰＤi の番号と、比
較器ＣＯＭＰi （ｉ＝１、２、３、．．．、１０）のう
ちＬｏｗレベルを出力する比較器の個数とが一致する。
【００６０】更に、ＤＡ変換部５０のアナログ出力端子
５２には、Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｋ）の出力端子と定電圧
源との間にある抵抗器群により分圧された値、即ち、Ｌ
ｏｗレベルを出力する比較器の個数ｋと線形関係にある
アナログ出力Ｖout Ｖout ＝Ｖsupply×（10−k ）／10 … (9) が出力される。ここで、Ｖsupplyは、定電圧源の出力電
圧である。
５２には、Ｌｏｗレベルを出力する比較器ＣＯＭＰ
i （ｉ＝１、２、３、．．．、ｋ）の出力端子と定電圧
源との間にある抵抗器群により分圧された値、即ち、Ｌ
ｏｗレベルを出力する比較器の個数ｋと線形関係にある
アナログ出力Ｖout Ｖout ＝Ｖsupply×（10−k ）／10 … (9) が出力される。ここで、Ｖsupplyは、定電圧源の出力電
圧である。
【００６１】次に、外乱光の影響が大きい場合に好適な
実施例を説明する。図２は、本発明の第２の実施例に係
る光位置検出装置の回路図である。
実施例を説明する。図２は、本発明の第２の実施例に係
る光位置検出装置の回路図である。
【００６２】ここで、受光部１０と比較部４０は、図１
における同番号を付したものと同一である。
における同番号を付したものと同一である。
【００６３】信号パルス発生部６０は、発光素子（例え
ばＬＥＤ）を一定周期で点滅させる為にパルス信号を発
生する。点滅するＬＥＤから発した光は、直接に或いは
測定対象物表面で反射して受光部１０内のホトダイオー
ドアレイに到達する。従って、信号光が入射した受光部
１０のホトダイオードにはパルス状に電流が流れる。
ばＬＥＤ）を一定周期で点滅させる為にパルス信号を発
生する。点滅するＬＥＤから発した光は、直接に或いは
測定対象物表面で反射して受光部１０内のホトダイオー
ドアレイに到達する。従って、信号光が入射した受光部
１０のホトダイオードにはパルス状に電流が流れる。
【００６４】第１の増幅部２０Ａと第２の増幅部３０Ａ
はそれぞれ、図１の第１の増幅部２０と第２の増幅部３
０とほぼ同様の構成であるが、受光部１０からの信号の
うちＡＣ成分のみを抽出するためにコンデンサと抵抗器
が付加される。即ち、第１の増幅部２０Ａには、受光部
１０の逆バイアス電圧入力端子１１と増幅器Ａｍｐ１の
入力端子との間にコンデンサＣ２と抵抗器が付加され
る。第２の増幅部３０Ａには、受光部１０の受光部出力
端子１３と増幅器Ａｍｐ２の＋入力端子との間にコンデ
ンサＣ３と抵抗器が付加される。
はそれぞれ、図１の第１の増幅部２０と第２の増幅部３
０とほぼ同様の構成であるが、受光部１０からの信号の
うちＡＣ成分のみを抽出するためにコンデンサと抵抗器
が付加される。即ち、第１の増幅部２０Ａには、受光部
１０の逆バイアス電圧入力端子１１と増幅器Ａｍｐ１の
入力端子との間にコンデンサＣ２と抵抗器が付加され
る。第２の増幅部３０Ａには、受光部１０の受光部出力
端子１３と増幅器Ａｍｐ２の＋入力端子との間にコンデ
ンサＣ３と抵抗器が付加される。
【００６５】従って、第１の増幅部２０Ａと第２の増幅
部３０Ａのそれぞれの出力端子には、式（１ａ）と式
（１ｂ）で表される各信号のＡＣ成分が出力され、これ
ら信号がそれぞれ比較部４０の参照信号入力端子４１と
位置信号入力端子４２に入力される。
部３０Ａのそれぞれの出力端子には、式（１ａ）と式
（１ｂ）で表される各信号のＡＣ成分が出力され、これ
ら信号がそれぞれ比較部４０の参照信号入力端子４１と
位置信号入力端子４２に入力される。
【００６６】ＤＡ変換部５０Ａには、図１のＤＡ変換部
５０に対して抵抗器Ｒ２３とトランジスタＴｒが追加さ
れる。トランジスタＴｒのエミッタ端子は接地され、ベ
ース端子には信号パルス発生部６０から信号光のパルス
信号が供給され、コレクタ端子は抵抗器Ｒ２３を介し
て、Ｒ１３ないしＲ２２と接続される。
５０に対して抵抗器Ｒ２３とトランジスタＴｒが追加さ
れる。トランジスタＴｒのエミッタ端子は接地され、ベ
ース端子には信号パルス発生部６０から信号光のパルス
信号が供給され、コレクタ端子は抵抗器Ｒ２３を介し
て、Ｒ１３ないしＲ２２と接続される。
【００６７】更に、ＤＣ再生部７０は、ＤＡ変換部５０
Ａ内のトランジスタＴｒのコレクタ端子に現れる信号を
平滑化処理し、信号光が入射したホトダイオード位置を
表すアナログ信号を出力する。
Ａ内のトランジスタＴｒのコレクタ端子に現れる信号を
平滑化処理し、信号光が入射したホトダイオード位置を
表すアナログ信号を出力する。
【００６８】この実施例によれば、外乱光の影響が除去
されて、信号パルス発生部６０により生成された信号パ
ルスに同期した成分のみがＤＣ再生部７０から出力され
るので、外乱光がある場合にも光位置検出が可能であ
る。
されて、信号パルス発生部６０により生成された信号パ
ルスに同期した成分のみがＤＣ再生部７０から出力され
るので、外乱光がある場合にも光位置検出が可能であ
る。
【００６９】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。
なく、種々の変形が可能である。
【００７０】例えば、上述の実施例では、受光部内のホ
トダイオードの個数と比較部内の比較器の個数を同一と
し、受光部１０内のｎ個の抵抗器Ｒ１i を全て同一の抵
抗値Ｒ１とし、且つ、比較部４０内のｎ＋１個の抵抗器
Ｒ２i を全て同一の抵抗値Ｒ２とした。しかし、受光部
内のホトダイオードの個数と比較部内の比較器の個数を
同一とすることに限定されるものではなく、又、抵抗器
Ｒ１i と抵抗器Ｒ２iそれぞれを同一抵抗値とすること
にも限定されるものではない。これらの個数や抵抗値を
適切に選ぶことができる。
トダイオードの個数と比較部内の比較器の個数を同一と
し、受光部１０内のｎ個の抵抗器Ｒ１i を全て同一の抵
抗値Ｒ１とし、且つ、比較部４０内のｎ＋１個の抵抗器
Ｒ２i を全て同一の抵抗値Ｒ２とした。しかし、受光部
内のホトダイオードの個数と比較部内の比較器の個数を
同一とすることに限定されるものではなく、又、抵抗器
Ｒ１i と抵抗器Ｒ２iそれぞれを同一抵抗値とすること
にも限定されるものではない。これらの個数や抵抗値を
適切に選ぶことができる。
【００７１】又、上述の実施例では、ホトダイオードア
レイのアノード端子側に抵抗器列を配したが、逆にホト
ダイオードアレイのカソード端子側に抵抗器列を配して
もよい。
レイのアノード端子側に抵抗器列を配したが、逆にホト
ダイオードアレイのカソード端子側に抵抗器列を配して
もよい。
【００７２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、抵抗器、比較器および増幅部からなる簡易かつ安
価で調整容易な割算回路を構成することにより、クロッ
ク信号が不要となるのでクロック信号によるノイズ発生
がなく、信号光からの熱雑音や演算系からの発熱等によ
る影響を排除し、受光部に入射する信号光の強度を短い
処理時間で補正することができ信号光強度に依存せず精
度の良い光位置検出を行うことが可能となる。
れば、抵抗器、比較器および増幅部からなる簡易かつ安
価で調整容易な割算回路を構成することにより、クロッ
ク信号が不要となるのでクロック信号によるノイズ発生
がなく、信号光からの熱雑音や演算系からの発熱等によ
る影響を排除し、受光部に入射する信号光の強度を短い
処理時間で補正することができ信号光強度に依存せず精
度の良い光位置検出を行うことが可能となる。
【００７３】更に、受光部からの信号のうちＡＣ成分の
みを抽出し割算処理する機能を付加し、受光部に入射す
る信号光をパルス状のものとして、そのパルスに同期し
た成分のみを割算処理することにより、同様に簡易かつ
安価で調整容易な回路構成で外乱光の影響を除去して上
記の同様の効果を有する光位置検出を行うことが可能と
なる。
みを抽出し割算処理する機能を付加し、受光部に入射す
る信号光をパルス状のものとして、そのパルスに同期し
た成分のみを割算処理することにより、同様に簡易かつ
安価で調整容易な回路構成で外乱光の影響を除去して上
記の同様の効果を有する光位置検出を行うことが可能と
なる。
【００７４】本発明にかかる光位置検出装置を用いれ
ば、発光素子から測定対象に投射され反射された後に受
光部に到達した信号光点の位置が測定対象と発光素子や
受光部との距離に依存することを利用する距離測定にお
いて、簡易かつ安価で精度の良い測定が可能となる。
ば、発光素子から測定対象に投射され反射された後に受
光部に到達した信号光点の位置が測定対象と発光素子や
受光部との距離に依存することを利用する距離測定にお
いて、簡易かつ安価で精度の良い測定が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る光位置検出装置の
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光位置検出装置の
回路図である。
回路図である。
【図３】従来の光位置検出装置の回路図である。
【図４】従来の光位置検出装置の回路図である。
１０…受光部、１１…逆バイアス電圧入力端子（第１の
端子）、１２…接地端、１３…受光部出力端子（第２の
端子）、２０，２０Ａ…第１の増幅部、２１…逆バイア
ス電圧供給端子、３０，３０Ａ…第２の増幅部、４０…
比較部、４１…参照信号入力端子、４２…位置信号入力
端子、５０，５０Ａ…ＤＡ変換部、５１…定電圧源、５
２…アナログ出力端子、６０…信号パルス発生部、７０
…ＤＣ再生部 代理人弁理士 長谷川 芳樹
端子）、１２…接地端、１３…受光部出力端子（第２の
端子）、２０，２０Ａ…第１の増幅部、２１…逆バイア
ス電圧供給端子、３０，３０Ａ…第２の増幅部、４０…
比較部、４１…参照信号入力端子、４２…位置信号入力
端子、５０，５０Ａ…ＤＡ変換部、５１…定電圧源、５
２…アナログ出力端子、６０…信号パルス発生部、７０
…ＤＣ再生部 代理人弁理士 長谷川 芳樹
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の数のホトダイオードを有し、これ
らのホトダイオードの受光光量に応じて変化する電流信
号を第１の端子から出力するとともに、前記第１の数の
ホトダイオードのうち受光したホトダイオードの位置お
よび前記受光光量に応じて変化する第２の電圧信号を第
２の端子から出力する受光部と、 前記電流信号を入力し増幅して第３の電圧信号を出力す
る第１の増幅部と、 前記第２の電圧信号を入力し増幅して第４の電圧信号を
出力する第２の増幅部と、 前記第４の電圧信号を第１の入力端子に入力するととも
に、前記第３の電圧信号に応じた互いに電圧値が異なる
第２の数の電圧信号のそれぞれ１つをそれぞれの第２の
入力端子に入力し、前記第１の入力端子での電圧値と前
記第２の入力端子での電圧値とを比較し、デジタル信号
を出力する前記第２の数の比較器を有する比較部とを備
え、 前記受光部は、前記第２の端子と接地電位との間に前記
第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器列を更
に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれのカソ
ード端子が前記第１の端子に接続され、前記第１の数の
ホトダイオードそれぞれのアノード端子が前記第１の抵
抗器列における抵抗器間の接続点または前記第２の端子
に１対１に接続されている、 ことを特徴とする光位置検出装置。 - 【請求項２】 第１の数のホトダイオードを有し、これ
らのホトダイオードの受光光量に応じて変化する電流信
号を第１の端子から出力するとともに、前記第１の数の
ホトダイオードのうち受光したホトダイオードの位置お
よび前記受光光量に応じて変化する第２の電圧信号を第
２の端子から出力する受光部と、 前記電流信号を入力し増幅して第３の電圧信号を出力す
る第１の増幅部と、 前記第２の電圧信号を入力し増幅して第４の電圧信号を
出力する第２の増幅部と、 前記第４の電圧信号を第１の入力端子に入力するととも
に、前記第３の電圧信号に応じた互いに電圧値が異なる
第２の数の電圧信号のそれぞれ１つをそれぞれの第２の
入力端子に入力し、前記第１の入力端子での電圧値と前
記第２の入力端子での電圧値とを比較し、デジタル信号
を出力する前記第２の数の比較器を有する比較部とを備
え、 前記受光部は、前記第２の端子と前記第１の端子との間
に前記第１の数の抵抗器が直列接続された第１の抵抗器
列を更に有し、前記第１の数のホトダイオードそれぞれ
のアノード端子が接地され、前記第１の数のホトダイオ
ードそれぞれのカソード端子が前記第１の抵抗器列にお
ける抵抗器間の接続点または前記第２の端子に１対１に
接続されている、 ことを特徴とする光位置検出装置。 - 【請求項３】 前記比較部は、それぞれ第１の接続端子
および第２の接続端子を有する前記第２の数より１だけ
多い第３の数の抵抗器からなり、第１番目の前記抵抗器
の前記第１の接続端子を第１の端とし、前記第３の数番
目の前記第２の接続端子を第２の端とするとともに、１
つの前記抵抗器の前記第１の接続端子が他の１つの前記
抵抗器の前記第２の接続端子に接続される態様で前記第
３の数の抵抗器が直列接続された第２の抵抗器列を更に
備え、 前記第２の抵抗器列の前記第１の端は前記第３の電圧信
号が入力され、 前記第２の抵抗器列の前記第２の端は接地され、 第１番目ないし前記第２の数番目の前記抵抗器の前記第
２の接続端子は、１つの前記比較器の前記第２の入力端
子にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１また
は２に記載の光位置検出装置。 - 【請求項４】 前記デジタル信号をデジタル−アナログ
変換して前記デジタル信号に応じたアナログ信号を出力
するＤＡ変換部を更に備えることを特徴とする請求項１
または２に記載の光位置検出装置。 - 【請求項５】 前記ＤＡ変換部は、 一定電圧を出力端子から出力する定電圧源と、 前記定電圧源の前記出力端子に第１の接続端子が接続さ
れた第１の抵抗器とを備えるとともに、 前記第１の抵抗器の第２の接続端子と前記比較器それぞ
れの出力端子との間には、前記第２の数の比較器のそれ
ぞれに応じた抵抗値が設定され、 前記第１の抵抗器の前記第２の接続端子から前記アナロ
グ信号を出力することを特徴とする請求項４記載の光位
置検出装置。 - 【請求項６】 前記第１の増幅部は更に前記電流信号の
ＡＣ成分に応じた信号を抽出して増幅して前記第３の電
圧信号を出力し、 前記第２の増幅部は更に前記第２の電圧信号のＡＣ成分
に応じた信号を抽出して増幅して前記第４の電圧信号を
出力し、 前記ＤＡ変換部から出力された信号を平滑化してＤＣ信
号を出力するＤＣ再生部を更に備えることを特徴とする
請求項４記載の光位置検出装置。 - 【請求項７】 前記ＤＡ変換部は、 一定電圧を出力端子から出力する定電圧源と、 前記定電圧源の前記出力端子に第１の接続端子が接続さ
れた第１の抵抗器と、 前記第１の抵抗器の第２の接続端子に第１の接続端子が
接続された第２の抵抗器と、 前記第２の抵抗器の第２の接続端子にコレクタ端子が接
続され、エミッタ端子が接地され、前記受光部に入射す
るパルス状の信号光に同期したパルス信号がベース端子
に入力されるトランジスタとを備えるとともに、 前記第１の抵抗器の前記第２の接続端子と前記比較器そ
れぞれの出力端子との間には、前記第２の数の比較器の
それぞれに応じた抵抗値が設定され、 前記第２の抵抗器の前記第２の接続端子から前記アナロ
グ信号を出力することを特徴とする請求項６記載の光位
置検出装置。 - 【請求項８】 前記第１の数と前記第２の数とが同数で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の光位置
検出装置。 - 【請求項９】 前記第１の抵抗器列を構成する各抵抗器
の抵抗値が全て同じ値であることを特徴とする請求項１
または２記載の光位置検出装置。 - 【請求項１０】 前記第２の抵抗器列を構成する各抵抗
器の抵抗値が全て同じ値であることを特徴とする請求項
３記載の光位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10952795A JP3512902B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 光位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10952795A JP3512902B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 光位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304018A JPH08304018A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3512902B2 true JP3512902B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=14512527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10952795A Expired - Fee Related JP3512902B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 光位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512902B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4826410B2 (ja) * | 2006-09-26 | 2011-11-30 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP10952795A patent/JP3512902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08304018A (ja) | 1996-11-22 |
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