JP3908973B2 - Position detection device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光面上の光入射位置に応じて複数の出力端子のうちの何れかの出力端子から電流信号を出力する光検出器を用いて、その光入射位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
受光面上の光入射位置を検出する位置検出装置として、シンチレータを使用して放射線の入射位置検出を行う装置が知られている。この放射線の入射位置検出を行う位置検出装置としては、多数のアレイ状のシンチレータ或いは大面積の単一シンチレータに複数個の光検出器を結合した構成のもの(従来技術1)、多数のアレイ状のシンチレータに単一の位置検出型光検出器を結合してシンチレータ毎の弁別を行うもの(従来技術2)、が知られている。
【0003】
このような位置検出装置では次のようにして入射位置の検出がなされる。シンチレータに入射したガンマ線やベータ線などの放射線は光に変換され、この光が近傍にある光検出器に入射する。ここで放射線が入射した位置近傍の光検出器の検出信号の出力値と比べて、放射線入射位置から遠いところにある光検出器の検出信号の出力値は非常に小さい。そして、光検出器のこれらの出力が次段の位置演算回路で演算され、放射線の入射位置を知ることができる。シンチレーションカメラは、その代表的なものであり、薄く平らなシンチレータ内でガンマ線により発生するシンチレーション現象によって発光した光子が、シンチレータ及び光を拡散させる媒質により分散されて、これらに結合されている多くの光検出器に到達し、これらの出力からガンマ線が入射した2次元位置情報を得るものである。このような光検出器では、シンチレータ内で生じた光は拡散し広がりをもつため、位置分解能の劣化が生じ、特に、光検出器の周辺部で顕著になる。この問題を次のように解決している。
【0004】
従来技術1の位置検出装置は、各光検出器の出力信号を加算してエネルギ信号を求め、このエネルギ信号から作り出した信号を閾値として閾値増幅器に与える。閾値増幅器で各光検出器の出力信号から閾値よりも大きな成分を増幅し演算を行う。こうして、放射線の入射によってシンチレータが発光した付近の信号のみを用いて演算することにより、光の広がりによる分解能劣化を防ぐ方法が考案されている(例えば、US Pat.No.3732419,US Pat.No.4475042)。
【0005】
従来技術2の位置検出装置は、光検出器から出力される電流信号の取り出し本数を低減させ、その後の信号処理回路の規模を小さくするため、光検出器の各出力端子の間を抵抗器で接続する抵抗チェーン回路が設けられており、この抵抗チェーン回路の両端点それぞれから出力される信号を重心演算することにより、放射線入射位置を検出している。この位置検出装置では、光検出器の受光面の周辺付近に対応する出力端子と抵抗チェーン回路との間に増幅器を設けることにより、光検出器の受光面の周辺付近に対応する出力端子から出力される信号を増幅して、位置分解能及びエネルギ信号の一様性の双方の改善を図っている。
【0006】
また、特公平5−45919号公報には、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号を互いに独立に取り出して信号処理し、その信号処理の結果を切り替えて出力する位置検出装置(従来技術3)が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のそれぞれの従来技術は以下のような問題点を有している。すなわち、従来技術1による位置検出装置では、十分な位置分解能を確保するためには、小型の光検出器を多数配置せざるを得ず、光検出器から出力される電流信号を処理する回路の規模が大きくならざるを得ない。したがって、この位置検出装置は、複雑かつ大規模な構成になるとともに、コスト高にもなる。従来技術2による位置検出装置は、簡単な回路構成ではあるが、光検出器の受光面の周辺付近での位置分解能の改善の程度が充分では無く、また、エネルギ信号の一様性も幾らか改善されるものの充分では無い。従来技術3による位置検出装置は、受光面の周辺付近での位置分解能の改善を図るものである。
【0008】
しかし、従来技術3による位置検出装置は、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号を互いに独立に取り出して信号処理することから、光検出器から出力される電流信号が変化したときに、受光面の周辺付近で位置分別の誤差が生じて、受光面の周辺付近での位置分解能が劣化する可能性がある。また、位置補正テーブルを修正することで、この劣化した位置分解能は改善され得るが、周辺付近および中央付近それぞれで別個の位置補正テーブルを用意する必要があることから、位置補正テーブルの作成・修正の作業が複雑である。さらに、光検出器の受光面の周辺付近に対応する出力端子から出力される電流信号を独立に取り出して信号処理することから、光学系を用いて光を分散させて受光面に入射させないと、受光面の周辺付近での位置分解能の改善を図ることができない。
【0009】
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、簡単な構成であって位置分解能及びエネルギ信号の一様性の双方の優れた位置検出装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る位置検出装置は、(1) 光を受光する受光面上の1次元位置に応じてM個の出力端子P1〜PMが設けられ(ただし、Mは4以上の整数。)、受光面上における光入射位置に応じてM個の出力端子P1〜PMのうちの何れかの出力端子から電流信号を出力する光検出器と、(2) M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子Pmと出力端子Pm+1との間に設けられた抵抗器Rmと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、(3) 第1入力端子,第2入力端子および出力端子を有し、M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子P1に第1入力端子が接続され、出力端子P2に第2入力端子が接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第1演算部と、(4) 第1入力端子,第2入力端子および出力端子を有し、M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子PMに第1入力端子が接続され、出力端子PM-1に第2入力端子が接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第2演算部と、(5) 第1演算部および第2演算部それぞれの出力端子より出力される電圧値に基づいて、受光面上における光入射位置を求める位置演算部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
この第1の発明に係る位置検出装置は、光検出器の受光面に光が入射した1次元位置を検出するものである。光検出器の受光面上の1次元位置に応じてM個の出力端子P1〜PMが設けられており、受光面上における光入射位置に応じてM個の出力端子P1〜PMのうちの何れかの出力端子から電流信号が出力される。また、M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子Pmと出力端子Pm+1との間に抵抗器Rmが設けられている。ただし、Mは4以上の整数であり、mは2以上(M−2)以下の各整数である。すなわち、(M−2)個の出力端子P2〜PM-1は、(M−3)個の抵抗器R2〜RM-2からなる抵抗チェーン回路に接続されている。一端にある出力端子P1は第1演算部の第1入力端子に接続され、その隣にある出力端子P2は第1演算部の第2入力端子に接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、第1演算部の出力端子より電圧値が出力される。また、他端にある出力端子PMは第2演算部の第1入力端子に接続され、その隣にある出力端子PM-1は第2演算部の第2入力端子に接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、第2演算部の出力端子より電圧値が出力される。そして、位置演算部により、第1演算部および第2演算部それぞれの出力端子より出力される電圧値に基づいて、受光面上における光入射位置が求められる。このように、この位置検出装置では、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号は、互いに独立に取り出されて信号処理されるのでは無く、両者が纏められて処理される。
【0012】
第2の発明に係る位置検出装置は、(1) 光を受光する受光面上の2次元位置に応じてM×N個の出力端子P1,1〜PM,Nが配列され(ただし、M,Nは4以上の整数。)、受光面上における光入射位置に応じてM×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの何れかの出力端子から電流信号を出力する光検出器と、(2) M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,nと出力端子Pm,n+1との間に設けられた抵抗器Rm,nと(ただし、mは1以上M以下の各整数。nは2以上(N−2)以下の各整数。)、(3) M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,2と出力端子Pm+1,2との間に設けられた抵抗器Rm,aと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、(4) M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,N-1と出力端子Pm+1,N-1との間に設けられた抵抗器Rm,bと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、(5) M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,1と出力端子Pm+1,1との間に設けられた抵抗器Rm,cと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、(6) M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,Nと出力端子Pm+1,Nとの間に設けられた抵抗器Rm,dと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、(7) 第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子P1,1に第1入力端子が接続され、出力端子P1,2に第2入力端子が接続され、出力端子P2,1に第3入力端子が接続され、出力端子P2,2に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第1演算部と、(8) 第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子P1,Nに第1入力端子が接続され、出力端子P1,N-1に第2入力端子が接続され、出力端子P2,Nに第3入力端子が接続され、出力端子P2,N-1に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第2演算部と、(9) 第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子PM,1に第1入力端子が接続され、出力端子PM,2に第2入力端子が接続され、出力端子PM-1,1に第3入力端子が接続され、出力端子PM-1,2に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第3演算部と、(10) 第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子PM,Nに第1入力端子が接続され、出力端子PM,N-1に第2入力端子が接続され、出力端子PM-1,Nに第3入力端子が接続され、出力端子PM-1,N-1に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第4演算部と、(11) 第1演算部,第2演算部,第3演算部および第4演算部それぞれの出力端子より出力される電圧値に基づいて、受光面上における光入射位置を求める位置演算部と、を備えることを特徴とする。
【0013】
この第2の発明に係る位置検出装置は、光検出器の受光面に光が入射した2次元位置を検出するものである。この位置検出装置でも、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号は、互いに独立に取り出されて信号処理されるのでは無く、両者が纏められて処理される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0015】
(第1実施形態)
先ず、本発明に係る位置検出装置の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る位置検出装置1の構成図である。この図に示される位置検出装置1は、光検出器110の受光面に光が入射した1次元位置を検出するものであって、光検出器110の他に、抵抗チェーン回路120、第1演算部130、第2演算部140および位置演算部170を備えている。
【0016】
光検出器110は、光(放射線を含む)を受光する受光面上の1次元位置に応じてM個の出力端子P1〜PMが順に設けられている。ただし、Mは4以上の整数である。M個の出力端子P1〜PMのうち出力端子P1は受光面の一方の端部に相当し、出力端子PMは受光面の他方の端部に相当する。そして、この光検出器110は、受光面上における光入射位置に応じて、M個の出力端子P1〜PMのうちの1または2以上の出力端子から電流信号を出力する。
【0017】
抵抗チェーン回路120は、(M−3)個の抵抗器R2〜RM-2を含む。これら(M−3)個の抵抗器R2〜RM-2はカスケード接続されており、そのうちの抵抗器Rmは光検出器110の出力端子Pmと出力端子Pm+1との間に設けられている。ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数である。
【0018】
第1演算部130は、増幅器131、増幅器132および加算器135を有している。増幅器131は、その入力端子が光検出器110の出力端子P1に直接に(又は抵抗器を介して)接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器132は、その入力端子が光検出器110の出力端子P2に直接に(又は抵抗器を介して)接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器135は、増幅器131および増幅器132それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値X1を出力端子より出力する。
【0019】
第2演算部140は、増幅器141、増幅器142および加算器145を有している。増幅器141は、その入力端子が光検出器110の出力端子PMに直接に(又は抵抗器を介して)接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器142は、その入力端子が光検出器110の出力端子PM-1に直接に(又は抵抗器を介して)接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器145は、増幅器141および増幅器142それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値X2を出力端子より出力する。
【0020】
位置演算部170は、第1演算部130より出力される電圧値X1と、第2演算部140より出力される電圧値X2とに基づいて、光検出器110の受光面上における光入射位置を求めるものである。位置演算部170は、加算器171、A/D変換器172a、A/D変換器172b、位置演算器173、波高弁別器174および制御信号発生器175を有している。
【0021】
加算器171は、第1演算部130より出力された電圧値X1と、第2演算部140より出力された電圧値X2とを入力し、これら電圧値X1と電圧値X2との和に相当する電圧値を出力する。一方のA/D変換器172aは、加算器171より出力された電圧値(アナログ値)を入力し、これをデジタル値に変換して、このデジタル値をエネルギ信号Zとして出力する。他方のA/D変換器172bは、第1演算部130より出力された電圧値(アナログ値)X1を入力し、これをデジタル値に変換して出力する。また、位置演算器173は、A/D変換器172aおよびA/D変換器172bそれぞれより出力されたデジタル値を入力し、これら2つのデジタル値の比(X1/(X1+X2))を求めて、この比を位置信号Xとして出力する。この位置信号Xは、光検出器110の受光面上の光入射位置を表すものである。
【0022】
波高弁別器174は、加算器171より出力された電圧値を入力し、その電圧値と所定の閾値とを比較して、光検出器110の受光面に光が入射したエネルギが所定値であって検出すべきものであるか否かをエネルギ弁別して判定する。そして、制御信号発生器175は、波高弁別器174による判定の結果を受けて、検出すべき波長の光であると判定された場合にのみ、A/D変換器172aおよびA/D変換器172bそれぞれのA/D変換動作を指示する制御信号Tを出力する。
【0023】
次に、第1実施形態に係る位置検出装置1において好適に用いられる光検出器110の構成について説明する。図2は、第1実施形態に係る位置検出装置1の光検出器110の構成および動作を説明する断面図である。この図に示される光検出器110は、2M個のシンチレータ1111〜1112Mおよび光電子増倍管112を含んで構成されている。2M個のシンチレータ1111〜1112Mそれぞれは、例えばNaI(Tl)またはBGOの結晶からなり、光電子増倍管112の光電変換面(図示せず)上に1次元配列されている。また、光電子増倍管112内にはM個のアノード電極1131〜113Mが1次元配列されている。M個のアノード電極1131〜113Mの配列方向と、2M個のシンチレータ1111〜1112Mの配列方向とは、互いに平行である。各アノード電極113mは出力端子Pmと接続されている。
【0024】
この図中の破線矢印で示されるように、例えばシンチレータ1115に放射線が入射すると、この放射線入射に伴い該シンチレータ1115よりシンチレーションパルス光が発生する。そのシンチレーションパルス光が光電子増倍管112の光電変換面に入射して、その光電変換面より光電子が発生する。そして、その光電子がダイノード(図示せず)により増倍され、この増倍により生じた多数の2次電子がM個のアノード電極1131〜113Mの何れかに到達する。このとき、M個のアノード電極1131〜113Mに到達する2次電子の個数の分布は、放射線が入射したシンチレータ1115の位置に対応する位置を中心とするガウス分布で近似され得る。したがって、M個のアノード電極1131〜113Mのうちのアノード電極1133に接続された出力端子P3より最も多くの電流が出力され、両隣の出力端子P2および出力端子P4それぞれよりも電流が出力される場合がある。
【0025】
このように、光検出器110の受光面に光が入射すると、その光入射位置に応じてM個の出力端子P1〜PMのうちの何れかの出力端子より電流信号が出力される。一方の端部にある出力端子P1より出力された電流信号は、第1演算部130の増幅器131に入力する。他方の端部にある出力端子PMより出力された電流信号は、第2演算部140の増幅器141に入力する。その他の(M−2)個の出力端子P2〜PM-1それぞれから出力された電流信号は、抵抗チェーン回路120を経て、第1演算部130の増幅器132または第2演算部140の増幅器142へ入力する。増幅器132および増幅器142それぞれへ入力する電流値は、(M−2)個の出力端子P2〜PM-1それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0026】
そして、第1演算部130において、増幅器131に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器131より出力され、増幅器132に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器132より出力され、増幅器131および増幅器132それぞれより出力された電圧値が加算器135により加算されて、その加算結果である電圧値X1が加算器135より出力される。また、第2演算部140において、増幅器141に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器141より出力され、増幅器142に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器142より出力され、増幅器141および増幅器142それぞれより出力された電圧値が加算器145により加算されて、その加算結果である電圧値X2が加算器145より出力される。
【0027】
第1演算部130の加算器135より出力された電圧値X1、および、第2演算部140の加算器145より出力された電圧値X2それぞれは、位置演算部170に入力する。位置演算部170において、入力した電圧値X1と電圧値X2とは加算器171により加算される。この加算結果に基づいて、光検出器110に入射した光が所定のエネルギのものであると波高弁別器174により判定されたときに、制御信号発生器175より出力された制御信号Tの指示に基づいて、A/D変換器172aおよびA/D変換器172bそれぞれのA/D変換動作が実行される。
【0028】
加算器171から出力された電圧値(X1とX2との加算値)はA/D変換器172aによりデジタル値に変換され、このデジタル値がエネルギ信号Zとして出力される。電圧値X1はA/D変換器172bによりデジタル値に変換される。このA/D変換器172bより出力されたデジタル値と、A/D変換器172aより出力されたデジタル値とは、位置演算器173に入力して、この位置演算器173により、これら2つのデジタル値の比(X1/(X1+X2))が求められて、この比が位置信号Xとして出力される。この位置信号Xは、光検出器110の受光面上の光入射位置を表す。
【0029】
以上に説明した第1実施形態に係る位置検出装置1において、抵抗チェーン回路120に含まれる(M−3)個の抵抗器R2〜RM-2それぞれの抵抗値、第1演算部130に含まれる増幅器131および増幅器132それぞれの増倍率、ならびに、第2演算部140に含まれる増幅器141および増幅器142それぞれの増倍率それぞれは、適切に設定される。これにより、この位置検出装置1は、簡単な構成であって位置分解能及びエネルギ信号の一様性の双方の優れたものとなる。
【0030】
(第2実施形態)
次に、本発明に係る位置検出装置の第2実施形態について説明する。図3は、第2実施形態に係る位置検出装置2の概略構成図である。この図に示される位置検出装置2は、光検出器210の受光面に光が入射した2次元位置を検出するものであって、光検出器210の他に、抵抗チェーン回路220、第1演算部230、第2演算部240、第3演算部250、第4演算部260および位置演算部270を備えている。
【0031】
光検出器210は、光(放射線を含む)を受光する受光面上の2次元位置に応じてM×N個の出力端子P1,1〜PM,Nが設けられている。ただし、MおよびNそれぞれは4以上の整数である。M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子P1,1,出力端子P1,N,出力端子PM,1および出力端子PM,Nそれぞれは、受光面の各隅に相当する。そして、この光検出器210は、受光面上における光入射位置に応じて、M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの1または2以上の出力端子から電流信号を出力する。なお、以降では M=N=8 として説明する。
【0032】
図4は、第2実施形態に係る位置検出装置2の光検出器210の構成図である。この光検出器210は、2次元位置検出型の光電子増倍管212の光電変換面上に8×16個のシンチレータ211が2次元配列されたものである。また、光検出器210は、8×8個の出力端子P1,1〜P8,8それぞれに対応してアノード電極(図示せず)を有している。
【0033】
図5は、第2実施形態に係る位置検出装置2の抵抗チェーン回路220の構成図である。この図には、光検出器210の8×8個の出力端子P1,1〜P8,8それぞれの位置(図中の四角印)とともに、これらの出力端子の間に設けられた抵抗器(図中の抵抗器記号)が示されている。抵抗チェーン回路220は、カスケード接続された抵抗器R1,1〜R1,7、カスケード接続された抵抗器R2,1〜R2,7、カスケード接続された抵抗器R3,1〜R3,7、カスケード接続された抵抗器R4,2〜R4,6、カスケード接続された抵抗器R5,2〜R5,6、カスケード接続された抵抗器R6,1〜R6,7、カスケード接続された抵抗器R7,1〜R7,7、カスケード接続された抵抗器R8,1〜R8,7、カスケード接続された抵抗器R1.a〜R7,a、カスケード接続された抵抗器R1,b〜R7,b、カスケード接続された抵抗器R1,c〜R7,c、および、カスケード接続された抵抗器R1,d〜R7,d を有している。
【0034】
抵抗器Rm,n(mは1以上8以下の各整数。nは2以上6以下の各整数。)は、出力端子Pm,nと出力端子Pm,n+1との間に設けられている。抵抗器Rm,a(mは2以上6以下の各整数。)は、出力端子Pm,2と出力端子Pm+1,2との間に設けられている。抵抗器Rm,b(mは2以上6以下の各整数。)は、出力端子Pm,7と出力端子Pm+1,7との間に設けられている。抵抗器Rm,c(mは2以上6以下の各整数。)は、出力端子Pm,1と出力端子Pm+1,1との間に設けられている。抵抗器Rm,d(mは2以上6以下の各整数。)は、出力端子Pm,8と出力端子Pm+1,8との間に設けられている。また、
抵抗器R2,1は、抵抗器R1,aおよび抵抗器R2,aの接続点と出力端子P2,2との間に設けられている。抵抗器R2,7は、抵抗器R1,bおよび抵抗器R2,bの接続点と出力端子P2,7との間に設けられている。抵抗器R3,1は、抵抗器R2,aおよび抵抗器R3,aの接続点と出力端子P3,2との間に設けられている。抵抗器R3,7は、抵抗器R2,bおよび抵抗器R3,bの接続点と出力端子P3,7との間に設けられている。抵抗器R6,1は、抵抗器R5,aおよび抵抗器R6,aの接続点と出力端子P6,2との間に設けられている。抵抗器R6,7は、抵抗器R5,bおよび抵抗器R6,bの接続点と出力端子P6,7との間に設けられている。抵抗器R7,1は、抵抗器R6,aおよび抵抗器R7,aの接続点と出力端子P7,2との間に設けられている。抵抗器R7,7は、抵抗器R6,bおよび抵抗器R7,bの接続点と出力端子P7,7との間に設けられている。
【0035】
図6は、第2実施形態に係る位置検出装置2の第1演算部230、第2演算部240、第3演算部250、第4演算部260および位置演算部270の構成図である。
【0036】
図5および図6に示されるように、光検出器210の出力端子P1,1は、直接に第1演算部230の増幅器231の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P1,2は、抵抗器R1,1を介して、第1演算部230の増幅器232の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P2,1は、抵抗器R1,cを介して、第1演算部230の増幅器233の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P2,2は、抵抗器R2,1および抵抗器R1,aを介して、第1演算部230の増幅器234の入力端子に接続されている。
【0037】
光検出器210の出力端子P1,8は、直接に第2演算部240の増幅器241の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P1,7は、抵抗器R1,7を介して、第2演算部240の増幅器242の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P2,8は、抵抗器R1,dを介して、第2演算部240の増幅器243の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P2,7は、抵抗器R2,7および抵抗器R1,bを介して、第2演算部240の増幅器244の入力端子に接続されている。
【0038】
光検出器210の出力端子P8,1は、直接に第3演算部250の増幅器251の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P8,2は、抵抗器R8,1を介して、第3演算部250の増幅器252の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P7,1は、抵抗器R7,cを介して、第3演算部250の増幅器253の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P7,2は、抵抗器R7,1および抵抗器R7,aを介して、第3演算部250の増幅器254の入力端子に接続されている。
【0039】
光検出器210の出力端子P8,8は、直接に第4演算部260の増幅器261の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P8,7は、抵抗器R8,7を介して、第4演算部260の増幅器262の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P7,8は、抵抗器R7,dを介して、第4演算部260の増幅器263の入力端子に接続されている。光検出器210の出力端子P7,7は、抵抗器R7,7および抵抗器R7,bを介して、第4演算部260の増幅器264の入力端子に接続されている。
【0040】
図6に示されるように、第1演算部230は、増幅器231、増幅器232、増幅器233、増幅器234および加算器235を有している。増幅器231は、その入力端子が光検出器210の出力端子P1,1に直接に接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器232は、その入力端子が光検出器210の出力端子P1,2に抵抗器R1,1を介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器233は、その入力端子が光検出器210の出力端子P2,1に抵抗器R1,cを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器234は、その入力端子が光検出器210の出力端子P2,2に抵抗器R2,1および抵抗器R1,aを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器235は、4つの増幅器231〜234それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値Aを出力端子より出力する。
【0041】
第2演算部240は、増幅器241、増幅器242、増幅器243、増幅器244および加算器245を有している。増幅器241は、その入力端子が光検出器210の出力端子P1,8に直接に接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器242は、その入力端子が光検出器210の出力端子P1,7に抵抗器R1,7を介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器243は、その入力端子が光検出器210の出力端子P2,8に抵抗器R1,dを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器244は、その入力端子が光検出器210の出力端子P2,7に抵抗器R2,7および抵抗器R1,bを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器245は、4つの増幅器241〜244それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値Bを出力端子より出力する。
【0042】
第3演算部250は、増幅器251、増幅器252、増幅器253、増幅器254および加算器255を有している。増幅器251は、その入力端子が光検出器210の出力端子P8,1に直接に接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器252は、その入力端子が光検出器210の出力端子P8,2に抵抗器R8,1を介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器253は、その入力端子が光検出器210の出力端子P7,1に抵抗器R7,cを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器254は、その入力端子が光検出器210の出力端子P7,2に抵抗器R7,1および抵抗器R7,aを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器255は、4つの増幅器251〜254それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値Cを出力端子より出力する。
【0043】
第4演算部260は、増幅器261、増幅器262、増幅器263、増幅器264および加算器265を有している。増幅器261は、その入力端子が光検出器210の出力端子P8,8に直接に接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器262は、その入力端子が光検出器210の出力端子P8,7に抵抗器R8,7を介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器263は、その入力端子が光検出器210の出力端子P7,8に抵抗器R7,dを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。増幅器264は、その入力端子が光検出器210の出力端子P7,7に抵抗器R7,7および抵抗器R7,bを介して接続されており、その入力端子に入力した電流値に応じた電圧値を出力する。加算器265は、4つの増幅器261〜264それぞれより出力された電圧値を入力し、これらの電圧値を加算して、その加算結果を表す電圧値Dを出力端子より出力する。
【0044】
位置演算部270は、第1演算部230より出力される電圧値Aと、第2演算部240より出力される電圧値Bと、第3演算部250より出力される電圧値Cと、第4演算部260より出力される電圧値Dとに基づいて、光検出器210の受光面上における光入射位置を求めるものである。位置演算部170は、加算器271a〜271c、A/D変換器272a〜272c、位置演算器273b,273c、波高弁別器274および制御信号発生器275を有している。
【0045】
加算器271aは、第1演算部230より出力された電圧値Aと、第2演算部240より出力された電圧値Bと、第3演算部250より出力された電圧値Cと、第4演算部260より出力された電圧値Dとを入力し、これら4つの電圧値A〜Dの総和に相当する電圧値を出力する。A/D変換器272aは、この加算器271aより出力された電圧値(アナログ値)を入力し、これをデジタル値に変換して、このデジタル値をエネルギ信号Zとして出力する。
【0046】
加算器271bは、第1演算部230より出力された電圧値Aと、第2演算部240より出力された電圧値Bとを入力し、これら2つの電圧値AおよびBの和に相当する電圧値を出力する。A/D変換器272bは、この加算器271bより出力された電圧値(アナログ値)を入力し、これをデジタル値に変換して出力する。位置演算器273bは、A/D変換器272aおよびA/D変換器272bそれぞれより出力されたデジタル値を入力し、これら2つのデジタル値の比((A+B)/(A+B+C+D))を求めて、この比を位置信号Xとして出力する。この位置信号Xは、光検出器210の受光面上の光入射位置のX座標値を表すものである。
【0047】
加算器271cは、第1演算部230より出力された電圧値Aと、第3演算部250より出力された電圧値Cとを入力し、これら2つの電圧値AおよびCの和に相当する電圧値を出力する。A/D変換器272cは、この加算器271cより出力された電圧値(アナログ値)を入力し、これをデジタル値に変換して出力する。位置演算器273cは、A/D変換器272aおよびA/D変換器272cそれぞれより出力されたデジタル値を入力し、これら2つのデジタル値の比((A+C)/(A+B+C+D))を求めて、この比を位置信号Yとして出力する。この位置信号Yは、光検出器210の受光面上の光入射位置のY座標値を表すものである。
【0048】
波高弁別器274は、加算器271aより出力された電圧値を入力し、その電圧値と所定の閾値とを比較して、光検出器210の受光面に光が入射したエネルギが所定値であって検出すべきものであるか否かをエネルギ弁別して判定する。そして、制御信号発生器275は、波高弁別器274による判定の結果を受けて、検出すべき波長の光であると判定された場合にのみ、A/D変換器272a〜272cそれぞれのA/D変換動作を指示する制御信号Tを出力する。
【0049】
次に、第2実施形態に係る位置検出装置2の動作について説明する。光検出器210の受光面に光が入射すると、その光入射位置に応じて8×8個の出力端子P1,1〜P8,8のうちの何れかの出力端子より電流信号が出力される。
【0050】
左上隅にある出力端子P1,1より出力された電流信号は、第1演算部230の増幅器231に入力する。右上隅にある出力端子P1,8より出力された電流信号は、第2演算部240の増幅器241に入力する。左下隅にある出力端子P8,1より出力された電流信号は、第3演算部250の増幅器251に入力する。右下隅にある出力端子P8,8より出力された電流信号は、第4演算部260の増幅器261に入力する。
【0051】
最上辺にある6個の出力端子P1,2〜P1,7それぞれから出力された電流信号は、カスケード接続された抵抗器R1,1〜R1,7を経て、第1演算部230の増幅器232または第2演算部240の増幅器242へ入力する。増幅器232および増幅器242それぞれへ入力する電流値は、6個の出力端子P1,2〜P1,7それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0052】
最下辺にある6個の出力端子P8,2〜P8,7それぞれから出力された電流信号は、カスケード接続された抵抗器R8,1〜R8,7を経て、第3演算部250の増幅器252または第4演算部260の増幅器262へ入力する。増幅器252および増幅器262それぞれへ入力する電流値は、6個の出力端子P8,2〜P8,7それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0053】
最左辺にある6個の出力端子P2,1〜P7,1それぞれから出力された電流信号は、カスケード接続された抵抗器R1,c〜R7,cを経て、第1演算部230の増幅器233または第3演算部250の増幅器253へ入力する。増幅器233および増幅器253それぞれへ入力する電流値は、6個の出力端子P2,1〜P7,1それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0054】
最右辺にある6個の出力端子P2,8〜P7,8それぞれから出力された電流信号は、カスケード接続された抵抗器R1,d〜R7,dを経て、第2演算部240の増幅器243または第4演算部260の増幅器263へ入力する。増幅器243および増幅器263それぞれへ入力する電流値は、6個の出力端子P2,8〜P7,8それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0055】
その他の6×6個の出力端子Pm,n(m=2〜7、n=2〜7)それぞれから出力された電流信号は、抵抗チェーン回路220に含まれる抵抗器Rm,n(m=2〜7、n=2〜7),抵抗器Rm,a(m=1〜7)および抵抗器Rm,b(m=1〜7)からなる抵抗器網を経て、第1演算部230の増幅器234、第2演算部240の増幅器244、第3演算部250の増幅器254または第4演算部260の増幅器264へ入力する。増幅器234、増幅器244、増幅器254および増幅器264それぞれへ入力する電流値は、6×6個の出力端子Pm,n(m=2〜7、n=2〜7)それぞれから出力された電流値の分布に応じたものである。
【0056】
そして、第1演算部230において、増幅器231に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器231より出力され、増幅器232に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器232より出力され、増幅器233に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器233より出力され、増幅器234に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器234より出力される。これら4つの増幅器231〜234それぞれより出力された電圧値が加算器235により加算されて、その加算結果である電圧値Aが加算器235より出力される。
【0057】
第2演算部240において、増幅器241に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器241より出力され、増幅器242に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器242より出力され、増幅器243に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器243より出力され、増幅器244に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器244より出力される。これら4つの増幅器241〜244それぞれより出力された電圧値が加算器245により加算されて、その加算結果である電圧値Bが加算器245より出力される。
【0058】
第3演算部250において、増幅器251に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器251より出力され、増幅器252に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器252より出力され、増幅器253に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器253より出力され、増幅器254に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器254より出力される。これら4つの増幅器251〜254それぞれより出力された電圧値が加算器255により加算されて、その加算結果である電圧値Cが加算器255より出力される。
【0059】
第4演算部260において、増幅器261に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器261より出力され、増幅器262に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器262より出力され、増幅器263に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器263より出力され、増幅器264に入力した電流値に応じた電圧値が増幅器264より出力される。これら4つの増幅器261〜264それぞれより出力された電圧値が加算器265により加算されて、その加算結果である電圧値Dが加算器265より出力される。
【0060】
第1演算部230の加算器235より出力された電圧値A、第2演算部240の加算器245より出力された電圧値B、第3演算部250の加算器255より出力された電圧値C、および、第4演算部260の加算器265より出力された電圧値Dそれぞれは、位置演算部270に入力する。そして、位置演算部270の加算器271aにより、入力した電圧値A〜Dの総和が求められる。この加算結果に基づいて、光検出器210に入射した光が所定のエネルギのものであると波高弁別器274により判定されたときに、制御信号発生器275より出力された制御信号Tの指示に基づいて、A/D変換器272a〜272cそれぞれのA/D変換動作が実行される。
【0061】
加算器271aから出力された電圧値(A+B+C+D)はA/D変換器272aによりデジタル値に変換され、このデジタル値がエネルギ信号Zとして出力される。
【0062】
位置演算部270に入力した電圧値Aおよび電圧値Bは加算器271bにより加算され、その加算値である電圧値(A+B)はA/D変換器272bによりデジタル値に変換される。このA/D変換器272bより出力されたデジタル値と、A/D変換器272aより出力されたデジタル値とは、位置演算器273bに入力して、この位置演算器273bにより、これら2つのデジタル値の比((A+B)/(A+B+C+D))が求められて、この比が位置信号Xとして出力される。この位置信号Xは、光検出器210の受光面上の光入射位置のX座標値を表す。
【0063】
位置演算部270に入力した電圧値Aおよび電圧値Cは加算器271cにより加算され、その加算値である電圧値(A+C)はA/D変換器272cによりデジタル値に変換される。このA/D変換器272cより出力されたデジタル値と、A/D変換器272aより出力されたデジタル値とは、位置演算器273cに入力して、この位置演算器273cにより、これら2つのデジタル値の比((A+C)/(A+B+C+D))が求められて、この比が位置信号Yとして出力される。この位置信号Yは、光検出器210の受光面上の光入射位置のY座標値を表す。
【0064】
以上に説明した第2実施形態に係る位置検出装置2において、抵抗チェーン回路220に含まれる各抵抗器の抵抗値、第1演算部230に含まれる増幅器231〜234それぞれの増倍率、第2演算部240に含まれる増幅器241〜244それぞれの増倍率、第3演算部250に含まれる増幅器251〜254それぞれの増倍率、ならびに、第4演算部260に含まれる増幅器261〜264それぞれの増倍率それぞれは、適切に設定される。これにより、この位置検出装置2は、簡単な構成であって位置分解能及びエネルギ信号の一様性の双方の優れたものとなる。
【0065】
次に、第2実施形態に係る位置検出装置2の実施例を比較例と対比して説明する。実施例の位置検出装置は、上述した第2実施形態に係るものと同様の構成のものである。比較例1の位置検出装置は、上述の従来の技術の欄で従来技術2として説明した構成のものであり、光検出器と位置演算部との間の抵抗チェーン回路および増幅器が図7に示されるものである。比較例2の位置検出装置は、上述の従来の技術の欄で従来技術3として説明した構成のものであり、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号を互いに独立に取り出して信号処理し、その信号処理の結果を切り替えて出力するものである。
【0066】
図7は、比較例1の位置検出装置の抵抗チェーン回路の構成図である。この図に示されるように、比較例1の位置検出装置の抵抗チェーン回路では、光検出器の出力端子Pm,nとPm,n+1との間(m=1〜3,6〜8、n=1〜7)に抵抗器が設けられ、光検出器の出力端子Pm,nとPm,n+1との間(m=4,5、n=2〜6)に抵抗器が設けられ、光検出器の出力端子Pm,nとPm+1,nとの間(m=1〜7、n=1,8)に抵抗器が設けられている。また、光検出器の出力端子P1,1は抵抗器を介して増幅器340の入力端子と接続されており、この増幅器340に入力する電流値に応じた電圧値Aが増幅器340より出力される。光検出器の出力端子P1,8は抵抗器を介して増幅器350の入力端子と接続されており、この増幅器350に入力する電流値に応じた電圧値Bが増幅器350より出力される。光検出器の出力端子P8,1は抵抗器を介して増幅器360の入力端子と接続されており、この増幅器360に入力する電流値に応じた電圧値Cが増幅器360より出力される。光検出器の出力端子P8,8は抵抗器を介して増幅器370の入力端子と接続されており、この増幅器370に入力する電流値に応じた電圧値Dが増幅器370より出力される。そして、増幅器340より出力された電圧値A、増幅器350より出力された電圧値B、増幅器360より出力された電圧値C、および、増幅器370より出力された電圧値Dそれぞれは、図6に示された位置演算部270と同様の構成の位置演算部に入力して、同様の処理が行われる。
【0067】
次に、この位置検出装置を用いて行った実験の結果について説明する。図8は、実施例の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。図9は、比較例1の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。図10は、比較例2の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。各図(b)は、光検出器が所定エネルギの光を検出したときに位置演算部より出力された位置信号(X,Y)の値が示す点を2次元平面上にプロットしたものであり、検出頻度の2次元分布を濃淡で示したものである(濃いほど頻度が大きい)。また、各図(a)は、放射線検出頻度の2次元分布をY軸方向に加算した1次元分布を示している。
【0068】
図9に示されるように、比較例1の位置検出装置では、光検出器の受光面の周辺付近で、光検出感度が低いことから、位置分解能が低かった。図10に示されるように、比較例2の位置検出装置でも、光を分散させて受光面に入射させていないため、光検出器の受光面の周辺付近で位置分解能が低かった。これに対して、図8に示されるように、実施例の位置検出装置では、光検出器の受光面の周辺付近で位置分解能が高かった。
【0069】
このように、本実施形態に係る位置検出装置は、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号を互いに独立に取り出して信号処理するのでは無く、両者を纏めて処理するので、光検出器から出力される電流信号が変化したときにも、受光面の周辺付近で生じる位置分別の誤差が小さく、受光面の周辺付近での位置分解能の劣化が抑制され得る。また、位置分解能を改善するための位置補正テーブルとして、周辺付近および中央付近で互いに同じものを使用することが可能であることから、位置補正テーブルの作成・修正の作業が容易である。さらに、光検出器の受光面の周辺付近に対応する出力端子から出力される電流信号を独立に取り出して信号処理すること無く、両者を纏めて処理するので、光学系を用いて光を分散させて受光面に入射させること無く、受光面の周辺付近での位置分解能の改善を図ることができる。
【0070】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る位置検出装置では、光検出器の受光面の周辺付近および中央付近それぞれに対応する出力端子から出力される電流信号は、互いに独立に取り出されて信号処理されるのでは無く、両者が纏められて処理される。したがって、この位置検出装置は、簡単な構成であって位置分解能及びエネルギ信号の一様性の双方に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る位置検出装置1の構成図である。
【図2】第1実施形態に係る位置検出装置1の光検出器110の構成および動作を説明する断面図である。
【図3】第2実施形態に係る位置検出装置2の概略構成図である。
【図4】第2実施形態に係る位置検出装置2の光検出器210の構成図である。
【図5】第2実施形態に係る位置検出装置2の抵抗チェーン回路220の構成図である。
【図6】第2実施形態に係る位置検出装置2の第1演算部230、第2演算部240、第3演算部250、第4演算部260および位置演算部270の構成図である。
【図7】比較例1の位置検出装置の抵抗チェーン回路の構成図である。
【図8】実施例の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。
【図9】比較例1の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。
【図10】比較例2の位置検出装置より出力された位置信号X,Yの分布を示す図である。
【符号の説明】
1,2…位置検出装置、110…光検出器、120…抵抗チェーン回路、130…第1演算部、140…第2演算部、170…位置演算部、210…光検出器、220…抵抗チェーン回路、230…第1演算部、240…第2演算部、250…第3演算部、260…第4演算部、270…位置演算部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device that detects a light incident position using a photodetector that outputs a current signal from any one of a plurality of output terminals according to a light incident position on a light receiving surface. Is.
[0002]
[Prior art]
As a position detection device that detects a light incident position on a light receiving surface, a device that detects a radiation incident position using a scintillator is known. As a position detection device for detecting the incident position of this radiation, a configuration in which a plurality of photodetectors are combined with a large number of scintillators or a single scintillator having a large area (prior art 1), and a large number of arrays. A scintillator is combined with a single position detection type photodetector to perform discrimination for each scintillator (prior art 2).
[0003]
In such a position detection device, the incident position is detected as follows. Radiation such as gamma rays and beta rays incident on the scintillator is converted into light, and this light enters a nearby photodetector. Here, the output value of the detection signal of the photodetector located far from the radiation incident position is very small as compared with the output value of the detection signal of the photodetector near the position where the radiation is incident. Then, these outputs of the photodetector are calculated by the position calculation circuit in the next stage, and the incident position of the radiation can be known. A scintillation camera is a typical example of this. A photon emitted by a scintillation phenomenon generated by gamma rays in a thin flat scintillator is dispersed by a scintillator and a medium that diffuses light, and is coupled to many of them. The two-dimensional position information where the gamma rays are incident is obtained from these outputs after reaching the photodetector. In such a photodetector, the light generated in the scintillator diffuses and spreads, so that the position resolution is deteriorated, and particularly, in the peripheral portion of the photodetector. This problem is solved as follows.
[0004]
The position detection device of the prior art 1 obtains an energy signal by adding the output signals of the respective photodetectors, and gives a signal generated from the energy signal as a threshold value to the threshold amplifier. The threshold amplifier amplifies a component larger than the threshold from the output signal of each photodetector and performs an operation. Thus, a method has been devised to prevent resolution degradation due to the spread of light by calculating using only signals in the vicinity of the scintillator emitted by the incidence of radiation (for example, US Pat. No. 3732419, US Pat. No. .4475042).
[0005]
The position detection device of Prior Art 2 uses a resistor between each output terminal of the photodetector in order to reduce the number of current signals output from the photodetector and reduce the scale of the subsequent signal processing circuit. A resistor chain circuit to be connected is provided, and the radiation incident position is detected by calculating the center of gravity of the signals output from both end points of the resistor chain circuit. In this position detection device, an amplifier is provided between the output terminal corresponding to the vicinity of the light receiving surface of the photodetector and the resistor chain circuit, thereby outputting from the output terminal corresponding to the vicinity of the light receiving surface of the photodetector. The amplified signal is amplified to improve both position resolution and energy signal uniformity.
[0006]
Japanese Patent Publication No. 5-45919 discloses that the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the light receiving surface of the photodetector and the vicinity of the center of the light detector are independently extracted and processed. A position detection device (prior art 3) that switches and outputs a result is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the above prior arts has the following problems. That is, in the position detection device according to the prior art 1, in order to ensure a sufficient position resolution, a large number of small photodetectors must be arranged, and a circuit for processing a current signal output from the photodetectors is required. The scale must be large. Therefore, this position detection device has a complicated and large-scale configuration and is expensive. Although the position detection device according to the prior art 2 has a simple circuit configuration, the degree of improvement in position resolution near the periphery of the light receiving surface of the photodetector is not sufficient, and the uniformity of the energy signal is somewhat. Although improved, it is not enough. The position detection device according to the prior art 3 improves the position resolution near the periphery of the light receiving surface.
[0008]
However, the position detecting device according to the prior art 3 takes out the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the light receiving surface of the light detector and the vicinity of the center of the light detector independently of each other and processes the signals. When the current signal output from the sensor changes, an error in position classification occurs near the periphery of the light receiving surface, and the position resolution near the periphery of the light receiving surface may deteriorate. In addition, this degraded position resolution can be improved by correcting the position correction table, but it is necessary to prepare separate position correction tables near the periphery and near the center. The work is complicated. Furthermore, since the current signal output from the output terminal corresponding to the vicinity of the periphery of the light receiving surface of the photodetector is independently extracted and processed, unless the light is dispersed using the optical system and incident on the light receiving surface, The position resolution near the periphery of the light receiving surface cannot be improved.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a position detection apparatus having a simple configuration and excellent in both position resolution and energy signal uniformity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The position detection device according to the first invention is: (1) M output terminals P according to a one-dimensional position on the light receiving surface that receives light. 1 ~ P M (Where M is an integer of 4 or more), and M output terminals P according to the light incident position on the light receiving surface. 1 ~ P M A photodetector that outputs a current signal from any one of the output terminals, and (2) M output terminals P 1 ~ P M Output terminal P m And output terminal P m + 1 Resistor R provided between m (Where m is an integer of 2 or more and (M-2) or less), (3) M output terminals P having a first input terminal, a second input terminal and an output terminal. 1 ~ P M Output terminal P 1 The first input terminal is connected to the output terminal P 2 A first input unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal; and (4) M output terminals P having a first input terminal, a second input terminal and an output terminal 1 ~ P M Output terminal P M The first input terminal is connected to the output terminal P M-1 A second input terminal connected to the second input unit, and a second arithmetic unit for outputting a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal; (5) A position calculation unit that obtains a light incident position on the light receiving surface based on voltage values output from the output terminals of the first calculation unit and the second calculation unit, respectively.
[0011]
The position detection device according to the first invention detects a one-dimensional position where light is incident on the light receiving surface of the photodetector. M output terminals P according to the one-dimensional position on the light receiving surface of the photodetector. 1 ~ P M And M output terminals P according to the light incident position on the light receiving surface. 1 ~ P M A current signal is output from any one of the output terminals. In addition, M output terminals P 1 ~ P M Output terminal P m And output terminal P m + 1 Resistor R between m Is provided. However, M is an integer greater than or equal to 4, and m is each integer greater than or equal to 2 and less than (M-2). That is, (M−2) output terminals P 2 ~ P M-1 Is (M-3) resistors R 2 ~ R M-2 Connected to a resistor chain circuit. Output terminal P at one end 1 Is connected to the first input terminal of the first arithmetic unit and the output terminal P next to it is 2 Is connected to the second input terminal of the first arithmetic unit, and the voltage value is output from the output terminal of the first arithmetic unit based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal. Is done. The output terminal P at the other end M Is connected to the first input terminal of the second arithmetic unit and the output terminal P next to it M-1 Is connected to the second input terminal of the second arithmetic unit, and the voltage value is output from the output terminal of the second arithmetic unit based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal. Is done. Then, the position calculation unit determines the light incident position on the light receiving surface based on the voltage values output from the output terminals of the first calculation unit and the second calculation unit. Thus, in this position detection device, the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the periphery and the center of the light receiving surface of the photodetector are not independently extracted and processed, Both are collected and processed.
[0012]
The position detection device according to the second invention is: (1) M × N output terminals P according to the two-dimensional position on the light receiving surface that receives light. 1,1 ~ P M, N Are arranged (where M and N are integers of 4 or more), and M × N output terminals P according to the light incident position on the light receiving surface. 1,1 ~ P M, N A photodetector that outputs a current signal from any one of the output terminals, and (2) M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P m, n And output terminal P m, n + 1 Resistor R provided between m, n (Where m is an integer from 1 to M, n is an integer from 2 to (N-2)), and (3) M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P m, 2 And output terminal P m + 1,2 Resistor R provided between m, a (Where m is an integer from 2 to (M-2)), (4) M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P m, N-1 And output terminal P m + 1, N-1 Resistor R provided between m, b (Where m is an integer of 2 or more and (M-2) or less), (5) M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P m, 1 And output terminal P m + 1,1 Resistor R provided between m, c (Where m is an integer from 2 to (M-2)), (6) M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P m, N And output terminal P m + 1, N Resistor R provided between m, d (Where m is an integer not less than 2 and not more than (M-2)), (7) has a first input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal; × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P 1,1 The first input terminal is connected to the output terminal P 1,2 The second input terminal is connected to the output terminal P 2,1 The third input terminal is connected to the output terminal P 2,2 A first input unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals, and (8) the first It has an input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal, and M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P 1, N The first input terminal is connected to the output terminal P 1, N-1 The second input terminal is connected to the output terminal P 2, N The third input terminal is connected to the output terminal P 2, N-1 A second input unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals, and (9) the first It has an input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal, and M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P M, 1 The first input terminal is connected to the output terminal P M, 2 The second input terminal is connected to the output terminal P M-1,1 The third input terminal is connected to the output terminal P M-1,2 A third input unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals, and (10) the first It has an input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal, and M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P M, N The first input terminal is connected to the output terminal P M, N-1 The second input terminal is connected to the output terminal P M-1, N The third input terminal is connected to the output terminal P M-1, N-1 A fourth input terminal, and a fourth arithmetic unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals, and (11) the first A position calculation unit for obtaining a light incident position on the light receiving surface based on voltage values output from output terminals of the calculation unit, the second calculation unit, the third calculation unit, and the fourth calculation unit, respectively. And
[0013]
The position detection device according to the second invention detects a two-dimensional position where light is incident on the light receiving surface of the photodetector. Even in this position detection device, the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the periphery and the center of the light receiving surface of the photodetector are not extracted and processed independently of each other, but are combined. Processed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0015]
(First embodiment)
First, a first embodiment of a position detection device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a position detection device 1 according to the first embodiment. The position detection device 1 shown in this figure detects a one-dimensional position where light is incident on the light receiving surface of the photodetector 110. In addition to the photodetector 110, the position detection device 1 includes a resistance chain circuit 120, a first calculation. Unit 130, second calculation unit 140, and position calculation unit 170.
[0016]
The photodetector 110 has M output terminals P corresponding to a one-dimensional position on the light receiving surface that receives light (including radiation). 1 ~ P M Are provided in order. However, M is an integer of 4 or more. M output terminals P 1 ~ P M Output terminal P 1 Corresponds to one end of the light receiving surface, and the output terminal P M Corresponds to the other end of the light receiving surface. The photodetector 110 includes M output terminals P in accordance with the light incident position on the light receiving surface. 1 ~ P M A current signal is output from one or more of the output terminals.
[0017]
The resistor chain circuit 120 includes (M-3) resistors R 2 ~ R M-2 including. These (M-3) resistors R 2 ~ R M-2 Are cascaded, of which resistor R m Is the output terminal P of the photodetector 110 m And output terminal P m + 1 Between. However, m is each integer below 2 (M-2).
[0018]
The first arithmetic unit 130 includes an amplifier 131, an amplifier 132, and an adder 135. The input terminal of the amplifier 131 is the output terminal P of the photodetector 110. 1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 132 is the output terminal P of the photodetector 110. 2 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 135 receives the voltage values output from the amplifier 131 and the amplifier 132, adds the voltage values, and outputs a voltage value X1 representing the addition result from the output terminal.
[0019]
The second arithmetic unit 140 includes an amplifier 141, an amplifier 142, and an adder 145. The input terminal of the amplifier 141 is the output terminal P of the photodetector 110. M And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 142 is the output terminal P of the photodetector 110. M-1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 145 receives the voltage values output from the amplifier 141 and the amplifier 142, adds the voltage values, and outputs a voltage value X2 representing the addition result from the output terminal.
[0020]
The position calculation unit 170 calculates the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 110 based on the voltage value X1 output from the first calculation unit 130 and the voltage value X2 output from the second calculation unit 140. It is what you want. The position calculation unit 170 includes an adder 171, an A / D converter 172a, an A / D converter 172b, a position calculator 173, a wave height discriminator 174, and a control signal generator 175.
[0021]
The adder 171 receives the voltage value X1 output from the first calculation unit 130 and the voltage value X2 output from the second calculation unit 140, and corresponds to the sum of the voltage value X1 and the voltage value X2. Outputs the voltage value. One A / D converter 172 a receives the voltage value (analog value) output from the adder 171, converts it to a digital value, and outputs this digital value as an energy signal Z. The other A / D converter 172b receives the voltage value (analog value) X1 output from the first calculation unit 130, converts it into a digital value, and outputs it. The position calculator 173 receives the digital value output from each of the A / D converter 172a and the A / D converter 172b, and obtains the ratio (X1 / (X1 + X2)) of these two digital values. This ratio is output as a position signal X. This position signal X represents the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 110.
[0022]
The pulse height discriminator 174 receives the voltage value output from the adder 171, compares the voltage value with a predetermined threshold value, and the energy of light incident on the light receiving surface of the photodetector 110 is a predetermined value. It is determined by energy discrimination whether it should be detected. The control signal generator 175 receives the result of determination by the wave height discriminator 174, and only when it is determined that the light has a wavelength to be detected, the A / D converter 172a and the A / D converter 172b. A control signal T for instructing each A / D conversion operation is output.
[0023]
Next, the configuration of the photodetector 110 that is preferably used in the position detection apparatus 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the photodetector 110 of the position detection device 1 according to the first embodiment. The photodetector 110 shown in this figure includes 2M scintillators 111. 1 ~ 111 2M And a photomultiplier tube 112. 2M scintillators 111 1 ~ 111 2M Each is made of, for example, NaI (Tl) or BGO crystal, and is one-dimensionally arranged on the photoelectric conversion surface (not shown) of the photomultiplier tube 112. In the photomultiplier tube 112, M anode electrodes 113 are provided. 1 ~ 113 M Are one-dimensionally arranged. M anode electrodes 113 1 ~ 113 M Arrangement direction and 2M scintillators 111 1 ~ 111 2M Are parallel to each other. Each anode electrode 113 m Is the output terminal P m Connected with.
[0024]
As shown by the broken line arrow in this figure, for example, the scintillator 111 Five When radiation is incident on the scintillator 111, Five More scintillation pulse light is generated. The scintillation pulse light enters the photoelectric conversion surface of the photomultiplier tube 112, and photoelectrons are generated from the photoelectric conversion surface. Then, the photoelectrons are multiplied by a dynode (not shown), and a number of secondary electrons generated by the multiplication are M anode electrodes 113. 1 ~ 113 M Either of the above is reached. At this time, the M anode electrodes 113 1 ~ 113 M The distribution of the number of secondary electrons arriving at is determined by the scintillator 111 where the radiation is incident. Five Can be approximated by a Gaussian distribution centered on a position corresponding to the position of. Therefore, M anode electrodes 113 1 ~ 113 M Of these, the anode electrode 113 Three Output terminal P connected to Three More current is output and the adjacent output terminals P 2 And output terminal P Four In some cases, more current is output.
[0025]
As described above, when light is incident on the light receiving surface of the photodetector 110, M output terminals P are selected according to the light incident position. 1 ~ P M A current signal is output from any one of the output terminals. Output terminal P at one end 1 The output current signal is input to the amplifier 131 of the first arithmetic unit 130. Output terminal P at the other end M The output current signal is input to the amplifier 141 of the second arithmetic unit 140. Other (M-2) output terminals P 2 ~ P M-1 The current signal output from each is input to the amplifier 132 of the first arithmetic unit 130 or the amplifier 142 of the second arithmetic unit 140 via the resistance chain circuit 120. The current value input to each of the amplifier 132 and the amplifier 142 is (M−2) output terminals P. 2 ~ P M-1 This corresponds to the distribution of the current value output from each.
[0026]
In the first arithmetic unit 130, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 131 is output from the amplifier 131, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 132 is output from the amplifier 132. The voltage values output from the respective amplifiers 132 are added by the adder 135, and the voltage value X <b> 1 as the addition result is output from the adder 135. In the second arithmetic unit 140, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 141 is output from the amplifier 141, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 142 is output from the amplifier 142. The voltage values output from each of the amplifiers 142 are added by the adder 145, and the voltage value X2 as the addition result is output from the adder 145.
[0027]
The voltage value X1 output from the adder 135 of the first calculation unit 130 and the voltage value X2 output from the adder 145 of the second calculation unit 140 are input to the position calculation unit 170, respectively. In the position calculator 170, the input voltage value X1 and voltage value X2 are added by the adder 171. Based on this addition result, when the wave height discriminator 174 determines that the light incident on the light detector 110 has a predetermined energy, the control signal T output from the control signal generator 175 is indicated. Based on this, the A / D conversion operations of the A / D converter 172a and the A / D converter 172b are executed.
[0028]
The voltage value (added value of X1 and X2) output from the adder 171 is converted into a digital value by the A / D converter 172a, and this digital value is output as the energy signal Z. The voltage value X1 is converted into a digital value by the A / D converter 172b. The digital value output from the A / D converter 172b and the digital value output from the A / D converter 172a are input to the position calculator 173, and the position calculator 173 outputs the two digital values. A value ratio (X1 / (X1 + X2)) is obtained, and this ratio is output as the position signal X. This position signal X represents the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 110.
[0029]
In the position detection device 1 according to the first embodiment described above, (M−3) resistors R included in the resistor chain circuit 120. 2 ~ R M-2 The respective resistance values, the multiplication factors of the amplifier 131 and the amplifier 132 included in the first calculation unit 130, and the multiplication factors of the amplifier 141 and the amplifier 142 included in the second calculation unit 140 are appropriately set. . As a result, the position detection device 1 has a simple configuration and is excellent in both position resolution and energy signal uniformity.
[0030]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the position detection apparatus according to the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the position detection device 2 according to the second embodiment. The position detecting device 2 shown in this figure detects a two-dimensional position where light is incident on the light receiving surface of the photodetector 210. In addition to the photodetector 210, the position detecting device 2 includes a resistor chain circuit 220, a first calculation. Unit 230, second calculation unit 240, third calculation unit 250, fourth calculation unit 260, and position calculation unit 270.
[0031]
The photodetector 210 has M × N output terminals P corresponding to a two-dimensional position on the light receiving surface that receives light (including radiation). 1,1 ~ P M, N Is provided. However, M and N are integers of 4 or more. M × N output terminals P 1,1 ~ P M, N Output terminal P 1,1 , Output terminal P 1, N , Output terminal P M, 1 And output terminal P M, N Each corresponds to each corner of the light receiving surface. The photodetector 210 includes M × N output terminals P according to the light incident position on the light receiving surface. 1,1 ~ P M, N A current signal is output from one or more of the output terminals. In the following description, M = N = 8.
[0032]
FIG. 4 is a configuration diagram of the photodetector 210 of the position detection device 2 according to the second embodiment. This photodetector 210 is a two-dimensional position detection type photomultiplier tube 212 in which 8 × 16 scintillators 211 are two-dimensionally arranged on the photoelectric conversion surface. The photodetector 210 has 8 × 8 output terminals P. 1,1 ~ P 8,8 Corresponding to each, an anode electrode (not shown) is provided.
[0033]
FIG. 5 is a configuration diagram of the resistance chain circuit 220 of the position detection device 2 according to the second embodiment. This figure shows 8 × 8 output terminals P of the photodetector 210. 1,1 ~ P 8,8 A resistor (resistor symbol in the figure) provided between these output terminals is shown together with each position (square mark in the figure). Resistor chain circuit 220 includes a cascaded resistor R 1,1 ~ R 1,7 Cascaded resistor R 2,1 ~ R 2,7 Cascaded resistor R 3,1 ~ R 3,7 Cascaded resistor R 4,2 ~ R 4,6 Cascaded resistor R 5,2 ~ R 5,6 Cascaded resistor R 6,1 ~ R 6,7 Cascaded resistor R 7,1 ~ R 7,7 Cascaded resistor R 8,1 ~ R 8,7 Cascaded resistor R 1.a ~ R 7, a Cascaded resistor R 1, b ~ R 7, b Cascaded resistor R 1, c ~ R 7, c , And cascaded resistors R 1, d ~ R 7, d have.
[0034]
Resistor R m, n (Where m is an integer from 1 to 8 and n is an integer from 2 to 6) m, n And output terminal P m, n + 1 Between. Resistor R m, a (M is an integer from 2 to 6) is the output terminal P m, 2 And output terminal P m + 1,2 Between. Resistor R m, b (M is an integer from 2 to 6) is the output terminal P m, 7 And output terminal P m + 1,7 Between. Resistor R m, c (M is an integer from 2 to 6) is the output terminal P m, 1 And output terminal P m + 1,1 Between. Resistor R m, d (M is an integer from 2 to 6) is the output terminal P m, 8 And output terminal P m + 1,8 Between. Also,
Resistor R 2,1 Is the resistor R 1, a And resistor R 2, a Connection point and output terminal P 2,2 Between. Resistor R 2,7 Is the resistor R 1, b And resistor R 2, b Connection point and output terminal P 2,7 Between. Resistor R 3,1 Is the resistor R 2, a And resistor R 3, a Connection point and output terminal P 3,2 Between. Resistor R 3,7 Is the resistor R 2, b And resistor R 3, b Connection point and output terminal P 3,7 Between. Resistor R 6,1 Is the resistor R 5, a And resistor R 6, a Connection point and output terminal P 6,2 Between. Resistor R 6,7 Is the resistor R 5, b And resistor R 6, b Connection point and output terminal P 6,7 Between. Resistor R 7,1 Is the resistor R 6, a And resistor R 7, a Connection point and output terminal P 7,2 Between. Resistor R 7,7 Is the resistor R 6, b And resistor R 7, b Connection point and output terminal P 7,7 Between.
[0035]
FIG. 6 is a configuration diagram of the first calculation unit 230, the second calculation unit 240, the third calculation unit 250, the fourth calculation unit 260, and the position calculation unit 270 of the position detection device 2 according to the second embodiment.
[0036]
As shown in FIGS. 5 and 6, the output terminal P of the photodetector 210. 1,1 Are directly connected to the input terminal of the amplifier 231 of the first arithmetic unit 230. Output terminal P of photodetector 210 1,2 Is the resistor R 1,1 To the input terminal of the amplifier 232 of the first arithmetic unit 230. Output terminal P of photodetector 210 2,1 Is the resistor R 1, c Is connected to the input terminal of the amplifier 233 of the first arithmetic unit 230. Output terminal P of photodetector 210 2,2 Is the resistor R 2,1 And resistor R 1, a Is connected to the input terminal of the amplifier 234 of the first arithmetic unit 230.
[0037]
Output terminal P of photodetector 210 1,8 Is directly connected to the input terminal of the amplifier 241 of the second arithmetic unit 240. Output terminal P of photodetector 210 1,7 Is the resistor R 1,7 Is connected to the input terminal of the amplifier 242 of the second arithmetic unit 240. Output terminal P of photodetector 210 2,8 Is the resistor R 1, d Is connected to the input terminal of the amplifier 243 of the second arithmetic unit 240. Output terminal P of photodetector 210 2,7 Is the resistor R 2,7 And resistor R 1, b Is connected to the input terminal of the amplifier 244 of the second arithmetic unit 240.
[0038]
Output terminal P of photodetector 210 8,1 Is directly connected to the input terminal of the amplifier 251 of the third arithmetic unit 250. Output terminal P of photodetector 210 8,2 Is the resistor R 8,1 To the input terminal of the amplifier 252 of the third arithmetic unit 250. Output terminal P of photodetector 210 7,1 Is the resistor R 7, c To the input terminal of the amplifier 253 of the third arithmetic unit 250. Output terminal P of photodetector 210 7,2 Is the resistor R 7,1 And resistor R 7, a To the input terminal of the amplifier 254 of the third arithmetic unit 250.
[0039]
Output terminal P of photodetector 210 8,8 Is directly connected to the input terminal of the amplifier 261 of the fourth arithmetic unit 260. Output terminal P of photodetector 210 8,7 Is the resistor R 8,7 Is connected to the input terminal of the amplifier 262 of the fourth arithmetic unit 260. Output terminal P of photodetector 210 7,8 Is the resistor R 7, d Is connected to the input terminal of the amplifier 263 of the fourth arithmetic unit 260. Output terminal P of photodetector 210 7,7 Is the resistor R 7,7 And resistor R 7, b Is connected to the input terminal of the amplifier 264 of the fourth arithmetic unit 260.
[0040]
As illustrated in FIG. 6, the first arithmetic unit 230 includes an amplifier 231, an amplifier 232, an amplifier 233, an amplifier 234, and an adder 235. The input terminal of the amplifier 231 is the output terminal P of the photodetector 210. 1,1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 232 is the output terminal P of the photodetector 210. 1,2 Resistor R 1,1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 233 is the output terminal P of the photodetector 210. 2,1 Resistor R 1, c And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 234 is the output terminal P of the photodetector 210. 2,2 Resistor R 2,1 And resistor R 1, a And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 235 receives the voltage values output from the four amplifiers 231 to 234, adds the voltage values, and outputs a voltage value A representing the addition result from the output terminal.
[0041]
The second arithmetic unit 240 includes an amplifier 241, an amplifier 242, an amplifier 243, an amplifier 244, and an adder 245. The input terminal of the amplifier 241 is the output terminal P of the photodetector 210. 1,8 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 242 is the output terminal P of the photodetector 210. 1,7 Resistor R 1,7 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 243 is the output terminal P of the photodetector 210. 2,8 Resistor R 1, d And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 244 is the output terminal P of the photodetector 210. 2,7 Resistor R 2,7 And resistor R 1, b And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 245 receives the voltage values output from the four amplifiers 241 to 244, adds the voltage values, and outputs a voltage value B representing the addition result from the output terminal.
[0042]
The third arithmetic unit 250 includes an amplifier 251, an amplifier 252, an amplifier 253, an amplifier 254, and an adder 255. The input terminal of the amplifier 251 is the output terminal P of the photodetector 210. 8,1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 252 is the output terminal P of the photodetector 210. 8,2 Resistor R 8,1 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 253 is the output terminal P of the photodetector 210. 7,1 Resistor R 7, c And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 254 is the output terminal P of the photodetector 210. 7,2 Resistor R 7,1 And resistor R 7, a And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 255 receives the voltage values output from the four amplifiers 251 to 254, adds the voltage values, and outputs a voltage value C representing the addition result from the output terminal.
[0043]
The fourth arithmetic unit 260 includes an amplifier 261, an amplifier 262, an amplifier 263, an amplifier 264, and an adder 265. The input terminal of the amplifier 261 is the output terminal P of the photodetector 210. 8,8 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 262 is the output terminal P of the photodetector 210. 8,7 Resistor R 8,7 And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 263 is the output terminal P of the photodetector 210. 7,8 Resistor R 7, d And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The input terminal of the amplifier 264 is the output terminal P of the photodetector 210. 7,7 Resistor R 7,7 And resistor R 7, b And a voltage value corresponding to the current value input to the input terminal is output. The adder 265 receives the voltage values output from the four amplifiers 261 to 264, adds these voltage values, and outputs a voltage value D representing the addition result from the output terminal.
[0044]
The position calculation unit 270 includes a voltage value A output from the first calculation unit 230, a voltage value B output from the second calculation unit 240, a voltage value C output from the third calculation unit 250, and a fourth value. Based on the voltage value D output from the calculation unit 260, the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 210 is obtained. The position calculator 170 includes adders 271a to 271c, A / D converters 272a to 272c, position calculators 273b and 273c, a wave height discriminator 274, and a control signal generator 275.
[0045]
The adder 271a includes a voltage value A output from the first calculation unit 230, a voltage value B output from the second calculation unit 240, a voltage value C output from the third calculation unit 250, and a fourth calculation. The voltage value D output from the unit 260 is input, and a voltage value corresponding to the sum of these four voltage values A to D is output. The A / D converter 272a receives the voltage value (analog value) output from the adder 271a, converts it into a digital value, and outputs this digital value as the energy signal Z.
[0046]
The adder 271b receives the voltage value A output from the first calculation unit 230 and the voltage value B output from the second calculation unit 240, and a voltage corresponding to the sum of these two voltage values A and B. Output the value. The A / D converter 272b receives the voltage value (analog value) output from the adder 271b, converts it into a digital value, and outputs it. The position calculator 273b receives the digital values output from the A / D converter 272a and the A / D converter 272b, and obtains the ratio of these two digital values ((A + B) / (A + B + C + D)). This ratio is output as a position signal X. This position signal X represents the X coordinate value of the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 210.
[0047]
The adder 271c receives the voltage value A output from the first calculation unit 230 and the voltage value C output from the third calculation unit 250, and a voltage corresponding to the sum of these two voltage values A and C. Output the value. The A / D converter 272c receives the voltage value (analog value) output from the adder 271c, converts it into a digital value, and outputs it. The position calculator 273c receives the digital value output from each of the A / D converter 272a and the A / D converter 272c, and obtains the ratio ((A + C) / (A + B + C + D)) of these two digital values. This ratio is output as the position signal Y. This position signal Y represents the Y coordinate value of the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 210.
[0048]
The pulse height discriminator 274 receives the voltage value output from the adder 271a, compares the voltage value with a predetermined threshold value, and the energy of light incident on the light receiving surface of the photodetector 210 is a predetermined value. It is determined by energy discrimination whether it should be detected. The control signal generator 275 receives the result of the determination by the wave height discriminator 274 and only determines that the A / D converter 272a to 272c has an A / D signal when it is determined that the light has a wavelength to be detected. A control signal T for instructing the conversion operation is output.
[0049]
Next, the operation of the position detection device 2 according to the second embodiment will be described. When light is incident on the light receiving surface of the photodetector 210, 8 × 8 output terminals P corresponding to the light incident position. 1,1 ~ P 8,8 A current signal is output from any one of the output terminals.
[0050]
Output terminal P in the upper left corner 1,1 The output current signal is input to the amplifier 231 of the first arithmetic unit 230. Output terminal P in the upper right corner 1,8 The output current signal is input to the amplifier 241 of the second arithmetic unit 240. Output terminal P in the lower left corner 8,1 The output current signal is input to the amplifier 251 of the third arithmetic unit 250. Output terminal P in the lower right corner 8,8 The output current signal is input to the amplifier 261 of the fourth calculation unit 260.
[0051]
Six output terminals P on the top side 1,2 ~ P 1,7 The current signal output from each is connected to a cascaded resistor R 1,1 ~ R 1,7 Then, the signal is input to the amplifier 232 of the first arithmetic unit 230 or the amplifier 242 of the second arithmetic unit 240. The current value input to each of the amplifier 232 and the amplifier 242 has six output terminals P. 1,2 ~ P 1,7 This corresponds to the distribution of the current value output from each.
[0052]
Six output terminals P at the bottom side 8,2 ~ P 8,7 The current signal output from each is connected to a cascaded resistor R 8,1 ~ R 8,7 Then, the signal is input to the amplifier 252 of the third arithmetic unit 250 or the amplifier 262 of the fourth arithmetic unit 260. The current value input to each of the amplifier 252 and the amplifier 262 has six output terminals P. 8,2 ~ P 8,7 This corresponds to the distribution of the current value output from each.
[0053]
Six output terminals P on the leftmost side 2,1 ~ P 7,1 The current signal output from each is connected to a cascaded resistor R 1, c ~ R 7, c Then, the signal is input to the amplifier 233 of the first arithmetic unit 230 or the amplifier 253 of the third arithmetic unit 250. The current value input to each of the amplifier 233 and the amplifier 253 is six output terminals P. 2,1 ~ P 7,1 This corresponds to the distribution of the current value output from each.
[0054]
Six output terminals P on the rightmost side 2,8 ~ P 7,8 The current signal output from each is connected to a cascaded resistor R 1, d ~ R 7, d Then, the signal is input to the amplifier 243 of the second calculation unit 240 or the amplifier 263 of the fourth calculation unit 260. The current value input to each of the amplifier 243 and the amplifier 263 has six output terminals P. 2,8 ~ P 7,8 This corresponds to the distribution of the current value output from each.
[0055]
Other 6 × 6 output terminals P m, n (M = 2 to 7, n = 2 to 7) The current signals output from the respective resistors R are included in the resistor chain circuit 220. m, n (M = 2-7, n = 2-7), resistor R m, a (M = 1-7) and resistor R m, b Through a resistor network consisting of (m = 1-7), the amplifier 234 of the first arithmetic unit 230, the amplifier 244 of the second arithmetic unit 240, the amplifier 254 of the third arithmetic unit 250 or the amplifier 264 of the fourth arithmetic unit 260. Enter. The current value input to each of the amplifier 234, the amplifier 244, the amplifier 254, and the amplifier 264 is 6 × 6 output terminals P. m, n (M = 2 to 7, n = 2 to 7) This corresponds to the distribution of the current values output from each.
[0056]
Then, in the first arithmetic unit 230, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 231 is output from the amplifier 231, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 232 is output from the amplifier 232, to the amplifier 233. A voltage value corresponding to the input current value is output from the amplifier 233, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 234 is output from the amplifier 234. The voltage values output from each of these four amplifiers 231 to 234 are added by the adder 235, and the voltage value A as a result of the addition is output from the adder 235.
[0057]
In the second arithmetic unit 240, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 241 is output from the amplifier 241, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 242 is output from the amplifier 242 and input to the amplifier 243. A voltage value corresponding to the current value is output from the amplifier 243, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 244 is output from the amplifier 244. The voltage values output from each of these four amplifiers 241 to 244 are added by the adder 245, and the voltage value B as the addition result is output from the adder 245.
[0058]
In the third arithmetic unit 250, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 251 is output from the amplifier 251, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 252 is output from the amplifier 252 and input to the amplifier 253. A voltage value corresponding to the current value is output from the amplifier 253, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 254 is output from the amplifier 254. The voltage values output from the four amplifiers 251 to 254 are added by the adder 255, and the voltage value C as a result of the addition is output from the adder 255.
[0059]
In the fourth arithmetic unit 260, a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 261 is output from the amplifier 261, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 262 is output from the amplifier 262 and input to the amplifier 263. A voltage value corresponding to the current value is output from the amplifier 263, and a voltage value corresponding to the current value input to the amplifier 264 is output from the amplifier 264. The voltage values output from the four amplifiers 261 to 264 are added by the adder 265, and the voltage value D as a result of the addition is output from the adder 265.
[0060]
The voltage value A output from the adder 235 of the first calculation unit 230, the voltage value B output from the adder 245 of the second calculation unit 240, and the voltage value C output from the adder 255 of the third calculation unit 250 The voltage value D output from the adder 265 of the fourth calculation unit 260 is input to the position calculation unit 270. Then, the sum of the input voltage values A to D is obtained by the adder 271a of the position calculation unit 270. Based on this addition result, when the wave height discriminator 274 determines that the light incident on the photodetector 210 is of a predetermined energy, the control signal T output from the control signal generator 275 is indicated. Based on this, the A / D conversion operations of the A / D converters 272a to 272c are executed.
[0061]
The voltage value (A + B + C + D) output from the adder 271a is converted into a digital value by the A / D converter 272a, and this digital value is output as the energy signal Z.
[0062]
The voltage value A and the voltage value B input to the position calculation unit 270 are added by the adder 271b, and the voltage value (A + B) that is the added value is converted into a digital value by the A / D converter 272b. The digital value output from the A / D converter 272b and the digital value output from the A / D converter 272a are input to the position calculator 273b, and the position calculator 273b outputs the two digital values. A value ratio ((A + B) / (A + B + C + D)) is obtained, and this ratio is output as the position signal X. This position signal X represents the X coordinate value of the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 210.
[0063]
The voltage value A and the voltage value C input to the position calculation unit 270 are added by the adder 271c, and the voltage value (A + C) that is the added value is converted into a digital value by the A / D converter 272c. The digital value output from the A / D converter 272c and the digital value output from the A / D converter 272a are input to the position calculator 273c, and the position calculator 273c outputs the two digital values. A value ratio ((A + C) / (A + B + C + D)) is obtained, and this ratio is output as the position signal Y. This position signal Y represents the Y coordinate value of the light incident position on the light receiving surface of the photodetector 210.
[0064]
In the position detection device 2 according to the second embodiment described above, the resistance value of each resistor included in the resistance chain circuit 220, the multiplication factor of each of the amplifiers 231 to 234 included in the first calculation unit 230, and the second calculation Multiplication factors of the amplifiers 241 to 244 included in the unit 240, multiplication factors of the amplifiers 251 to 254 included in the third calculation unit 250, and multiplication factors of the amplifiers 261 to 264 included in the fourth calculation unit 260, respectively. Is set appropriately. As a result, the position detection device 2 has a simple configuration and is excellent in both position resolution and energy signal uniformity.
[0065]
Next, an example of the position detection device 2 according to the second embodiment will be described in comparison with a comparative example. The position detection apparatus of the example has the same configuration as that according to the second embodiment described above. The position detection device of Comparative Example 1 has the configuration described as the prior art 2 in the above-mentioned section of the prior art, and a resistance chain circuit and an amplifier between the photodetector and the position calculation unit are shown in FIG. It is what The position detection device of Comparative Example 2 has the configuration described as the prior art 3 in the above-described prior art section, and is output from the output terminals corresponding to the vicinity of the light receiving surface and the vicinity of the center of the photodetector. Current signals are taken out independently from each other and processed, and the result of the signal processing is switched and output.
[0066]
FIG. 7 is a configuration diagram of a resistance chain circuit of the position detection device of the first comparative example. As shown in this figure, in the resistance chain circuit of the position detection device of Comparative Example 1, the output terminal P of the photodetector is used. m, n And P m, n + 1 (M = 1 to 3, 6 to 8, n = 1 to 7) are provided with resistors, and the output terminal P of the photodetector m, n And P m, n + 1 (M = 4, 5, n = 2 to 6) are provided with resistors, and the output terminal P of the photodetector m, n And P m + 1, n (M = 1 to 7, n = 1, 8). Also, the output terminal P of the photodetector 1,1 Is connected to the input terminal of the amplifier 340 via a resistor, and a voltage value A corresponding to the current value input to the amplifier 340 is output from the amplifier 340. Photodetector output terminal P 1,8 Is connected to the input terminal of the amplifier 350 through a resistor, and a voltage value B corresponding to the current value input to the amplifier 350 is output from the amplifier 350. Photodetector output terminal P 8,1 Is connected to the input terminal of the amplifier 360 via a resistor, and a voltage value C corresponding to the current value input to the amplifier 360 is output from the amplifier 360. Photodetector output terminal P 8,8 Is connected to the input terminal of the amplifier 370 via a resistor, and a voltage value D corresponding to the current value input to the amplifier 370 is output from the amplifier 370. The voltage value A output from the amplifier 340, the voltage value B output from the amplifier 350, the voltage value C output from the amplifier 360, and the voltage value D output from the amplifier 370 are shown in FIG. The position calculation unit 270 is configured to input the same position calculation unit 270, and the same processing is performed.
[0067]
Next, the results of an experiment performed using this position detection device will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating the distribution of the position signals X and Y output from the position detection device of the embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating the distribution of the position signals X and Y output from the position detection device of the first comparative example. FIG. 10 is a diagram illustrating the distribution of the position signals X and Y output from the position detection device according to the second comparative example. Each figure (b) plots the point which the value of the position signal (X, Y) output from the position calculating part shows when the light detector detects light of a predetermined energy on a two-dimensional plane. The two-dimensional distribution of detection frequencies is shown in shades (the darker the frequency, the greater the frequency). Each figure (a) shows a one-dimensional distribution obtained by adding a two-dimensional distribution of radiation detection frequencies in the Y-axis direction.
[0068]
As shown in FIG. 9, in the position detection device of Comparative Example 1, the position resolution was low because the light detection sensitivity was low near the periphery of the light receiving surface of the photodetector. As shown in FIG. 10, even in the position detection device of Comparative Example 2, since the light is not dispersed and incident on the light receiving surface, the position resolution is low in the vicinity of the light receiving surface of the photodetector. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the position detection device of the example, the position resolution was high near the periphery of the light receiving surface of the photodetector.
[0069]
As described above, the position detection device according to the present embodiment does not extract the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the light receiving surface of the light detector and the vicinity of the center of the light detector independently of each other and perform signal processing. Since both are processed together, even when the current signal output from the photodetector changes, the positional separation error that occurs near the periphery of the light receiving surface is small, and the position resolution near the periphery of the light receiving surface is degraded. Can be suppressed. Further, since the same position correction table for improving the position resolution can be used in the vicinity of the periphery and the vicinity of the center, it is easy to create and correct the position correction table. Furthermore, the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the periphery of the light receiving surface of the photodetector are processed together without taking out the signal processing independently, so the light is dispersed using an optical system. Thus, the position resolution near the periphery of the light receiving surface can be improved without being incident on the light receiving surface.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the position detection device according to the present invention, the current signals output from the output terminals corresponding to the vicinity of the periphery and the center of the light receiving surface of the photodetector are extracted independently from each other. Instead of being processed, both are processed together. Therefore, this position detection device has a simple configuration and is excellent in both position resolution and energy signal uniformity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a position detection apparatus 1 according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of a photodetector 110 of the position detection device 1 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a position detection device 2 according to a second embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a photodetector 210 of a position detection device 2 according to a second embodiment.
FIG. 5 is a configuration diagram of a resistance chain circuit 220 of the position detection device 2 according to the second embodiment.
6 is a configuration diagram of a first calculation unit 230, a second calculation unit 240, a third calculation unit 250, a fourth calculation unit 260, and a position calculation unit 270 of the position detection apparatus 2 according to the second embodiment. FIG.
7 is a configuration diagram of a resistance chain circuit of the position detection device of Comparative Example 1. FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a distribution of position signals X and Y output from the position detection apparatus according to the embodiment.
9 is a diagram showing the distribution of position signals X and Y output from the position detection device of Comparative Example 1. FIG.
10 is a diagram showing the distribution of position signals X and Y output from the position detection device of Comparative Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,2 ... Position detection apparatus, 110 ... Photo detector, 120 ... Resistance chain circuit, 130 ... 1st calculating part, 140 ... 2nd calculating part, 170 ... Position calculating part, 210 ... Photo detector, 220 ... Resistance chain Circuit, 230 ... 1st operation part, 240 ... 2nd operation part, 250 ... 3rd operation part, 260 ... 4th operation part, 270 ... Position operation part.

Claims (2)

光を受光する受光面上の1次元位置に応じてM個の出力端子P1〜PMが設けられ(ただし、Mは4以上の整数。)、前記受光面上における光入射位置に応じて前記M個の出力端子P1〜PMのうちの何れかの出力端子から電流信号を出力する光検出器と、
前記M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子Pmと出力端子Pm+1との間に設けられた抵抗器Rmと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、
第1入力端子,第2入力端子および出力端子を有し、前記M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子P1に第1入力端子が接続され、出力端子P2に第2入力端子が接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第1演算部と、
第1入力端子,第2入力端子および出力端子を有し、前記M個の出力端子P1〜PMのうちの出力端子PMに第1入力端子が接続され、出力端子PM-1に第2入力端子が接続されており、これら第1入力端子および第2入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第2演算部と、
前記第1演算部および前記第2演算部それぞれの出力端子より出力される電圧値に基づいて、前記受光面上における光入射位置を求める位置演算部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。
M output terminals P 1 to P M are provided according to a one-dimensional position on the light receiving surface for receiving light (where M is an integer of 4 or more), and according to the light incident position on the light receiving surface. A photodetector for outputting a current signal from any one of the M output terminals P 1 to P M ;
Of the M output terminals P 1 to P M , a resistor R m provided between the output terminal P m and the output terminal P m + 1 (where m is 2 or more and (M−2) or less). Each integer.),
A first input terminal, a second input terminal, and an output terminal are provided. A first input terminal is connected to the output terminal P 1 among the M output terminals P 1 to P M , and a second input terminal is connected to the output terminal P 2 . A first arithmetic unit connected to the input terminal and outputting a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal;
A first input terminal, a second input terminal, and an output terminal are provided. The first input terminal is connected to the output terminal P M among the M output terminals P 1 to P M , and the output terminal P M-1 is connected to the first input terminal. A second operation unit connected to the second input terminal and outputting a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first input terminal and the second input terminal;
A position calculation unit for obtaining a light incident position on the light receiving surface based on voltage values output from output terminals of the first calculation unit and the second calculation unit;
A position detection device comprising:
光を受光する受光面上の2次元位置に応じてM×N個の出力端子P1,1〜PM,Nが配列され(ただし、M,Nは4以上の整数。)、前記受光面上における光入射位置に応じて前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの何れかの出力端子から電流信号を出力する光検出器と、
前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,nと出力端子Pm,n+1との間に設けられた抵抗器Rm,nと(ただし、mは1以上M以下の各整数。nは2以上(N−2)以下の各整数。)、
前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,2と出力端子Pm+1,2との間に設けられた抵抗器Rm,aと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、
前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,N-1と出力端子Pm+1,N-1との間に設けられた抵抗器Rm,bと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、
前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,1と出力端子Pm+1,1との間に設けられた抵抗器Rm,cと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、
前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子Pm,Nと出力端子Pm+1,Nとの間に設けられた抵抗器Rm,dと(ただし、mは2以上(M−2)以下の各整数。)、
第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子P1,1に第1入力端子が接続され、出力端子P1,2に第2入力端子が接続され、出力端子P2,1に第3入力端子が接続され、出力端子P2,2に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第1演算部と、
第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子P1,Nに第1入力端子が接続され、出力端子P1,N-1に第2入力端子が接続され、出力端子P2,Nに第3入力端子が接続され、出力端子P2,N-1に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第2演算部と、
第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子PM,1に第1入力端子が接続され、出力端子PM,2に第2入力端子が接続され、出力端子PM-1,1に第3入力端子が接続され、出力端子PM-1,2に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第3演算部と、
第1入力端子,第2入力端子,第3入力端子,第4入力端子および出力端子を有し、前記M×N個の出力端子P1,1〜PM,Nのうちの出力端子PM,Nに第1入力端子が接続され、出力端子PM,N-1に第2入力端子が接続され、出力端子PM-1,Nに第3入力端子が接続され、出力端子PM-1,N-1に第4入力端子が接続されており、これら第1〜第4入力端子それぞれに入力する電流信号の値に基づいて、出力端子より電圧値を出力する第4演算部と、
前記第1演算部,前記第2演算部,前記第3演算部および前記第4演算部それぞれの出力端子より出力される電圧値に基づいて、前記受光面上における光入射位置を求める位置演算部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。
M × N output terminals P 1,1 to P M, N are arranged according to a two-dimensional position on the light receiving surface that receives light (where M and N are integers of 4 or more), and the light receiving surface. A photodetector that outputs a current signal from any one of the M × N output terminals P 1,1 to P M, N according to the light incident position on the top;
Of the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , resistors R m, n provided between the output terminal P m, n and the output terminal P m, n + 1 ( Where m is an integer from 1 to M. n is an integer from 2 to (N-2).
Of the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , resistors R m, a provided between the output terminal P m, 2 and the output terminal P m + 1,2 ( M is an integer of 2 or more and (M-2) or less.)
Of the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , a resistor R m provided between the output terminal P m, N-1 and the output terminal P m + 1, N−1. , b (where m is an integer of 2 or more and (M-2) or less),
Of the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , resistors R m, c provided between the output terminal P m, 1 and the output terminal P m + 1,1 ( M is an integer of 2 or more and (M-2) or less.)
Among the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , resistors R m, d provided between the output terminal P m, N and the output terminal P m + 1, N ( M is an integer of 2 or more and (M-2) or less.)
The first input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth having an input terminal and an output terminal, wherein the M × N output terminals P 1, 1 to P M, the output terminal P 1 of the N , 1 is connected to the first input terminal, the output terminal P 1,2 is connected to the second input terminal, the output terminal P 2,1 is connected to the third input terminal, and the output terminal P 2,2 is connected to the fourth input terminal. A first arithmetic unit connected to the input terminal and outputting a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals;
The first input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth having an input terminal and an output terminal, wherein the M × N output terminals P 1, 1 to P M, the output terminal P 1 of the N , N is connected to the first input terminal, output terminal P 1, N-1 is connected to the second input terminal, output terminal P 2, N is connected to the third input terminal, and output terminal P 2, N- A second input unit connected to the first input terminal, and a voltage value output from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals;
A first input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal, and an output terminal P M among the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , 1 is connected to the first input terminal, the output terminal P M, 2 is connected to the second input terminal, the output terminal P M-1,1 is connected to the third input terminal, and the output terminal P M-1, A fourth input terminal is connected to 2 , and a third calculation unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals;
A first input terminal, a second input terminal, a third input terminal, a fourth input terminal, and an output terminal, and an output terminal P M among the M × N output terminals P 1,1 to P M, N , N is connected to the first input terminal, output terminal P M, N-1 is connected to the second input terminal, output terminal P M-1, N is connected to the third input terminal, and output terminal P M- 4, a fourth input terminal is connected to N-1 , and a fourth arithmetic unit that outputs a voltage value from the output terminal based on the value of the current signal input to each of the first to fourth input terminals;
A position calculation unit that obtains a light incident position on the light receiving surface based on voltage values output from output terminals of the first calculation unit, the second calculation unit, the third calculation unit, and the fourth calculation unit, respectively. When,
A position detection device comprising:
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