JPH02247504A - Optical position detecting device - Google Patents

Optical position detecting device

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JPH02247504A
JPH02247504A JP6833289A JP6833289A JPH02247504A JP H02247504 A JPH02247504 A JP H02247504A JP 6833289 A JP6833289 A JP 6833289A JP 6833289 A JP6833289 A JP 6833289A JP H02247504 A JPH02247504 A JP H02247504A
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JP
Japan
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sum
difference
light
signal
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP6833289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Giichi Kakigi
柿木 義一
Tetsuo Hizuka
哲男 肥塚
Shinji Hashinami
伸治 橋波
Yoshinori Sudo
嘉規 須藤
Masahito Nakajima
雅人 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH02247504A publication Critical patent/JPH02247504A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve measurement accuracy without varying signal intensity abruptly by detecting the incidence position of light according to the digital values of signals of the sum and difference from an A/D converter which are switched by a switching means. CONSTITUTION:Amplifiers 82 - 87 of a signal processing circuit constitute an amplifier 103 and comparators 88 - 91 and a priority encoder 92 constitute a selecting means 104 on the whole. Further, selectors 101 and 102 constitute the switching means 105. The digital signals of the sum and difference which are selected by the selectors 101 and 102 are inputted to a digital dividing circuit (optical position detecting means) and the dividing circuit divides the difference (numerator) by the sum (denominator) and outputs the result as a position signal. Therefore, signals which differ in gain are not switched by an analog switch, so even if an analog signal varies in level abruptly, the signal after the digital conversion does not have such a variation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 先願の技術 発明が解決しようとする課題 (第8.9図) (第10〜13図) 課題を解決するための手段 作用 実施例 (1)第1の発明の一実施例 (第1〜3図)(2)第
2の発明の第1実施例(第4〜6図)(3)第2の発明
の第2実施例(第7図)発明の効果 〔概要〕 光位置検出装置に関し、 第1に信号強度が急激に変化することなく計測精度を向
上させることを目的とし、第2に光量が小さいときでも
S/N比を高めて光位置の検出精度を向上させることを
目的とし、 第1の発明においては、入射した光を光電変換し、所定
の抵抗層を分流する光電流を所定の電極より分割出力す
る光検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の
和みよび差を演算する演算手段と、該演算手段により演
算された和および差の比に基づいて光の入射位置を検出
する光位置検出手段とを備えた光位置検出装置において
、前記演算手段の出力側に、前記和および差を所定のゲ
インで増幅する所定段の増幅器と、該和を増幅する該増
幅器の各段毎の出力に基づいて該和および差に最適なゲ
インを与える該増幅器を選択する選択手段と、該和およ
び差の該増幅器の各段の出力をA/D変換するA/D変
換器と、選択手段の出力に基づいて最適なゲインの和と
差の信号のディジタル値を選択するようにA/D変換器
を切り換える切換手段とを設け、前記光位置検出手段は
、切換手段により切り換えられたA/D変換器からの和
および差の信号のディジタル値に基づいて光の入射位置
を検出するように構成する。
[Detailed description of the invention] [Table of contents] Overview Industrial field of application Conventional technology Problems to be solved by the technology of the prior application (Figure 8.9) (Figures 10 to 13) Problems to be solved by the invention Means action embodiment (1) An embodiment of the first invention (Figs. 1 to 3) (2) First embodiment of the second invention (Figs. 4 to 6) (3) Example of the second invention Embodiment 2 (Fig. 7) Effects of the invention [Summary] Regarding the optical position detection device, firstly, the purpose is to improve measurement accuracy without sudden changes in signal strength, and secondly, the purpose is to improve measurement accuracy even when the amount of light is small. The first invention aims to improve the detection accuracy of optical position by increasing the S/N ratio, and in the first invention, incident light is photoelectrically converted, and the photocurrent to be shunted through a predetermined resistance layer is divided from a predetermined electrode. A light detection means for outputting light, a calculation means for calculating the sum and difference of each output signal taken out from the electrode, and a light detecting position of light incidence based on the ratio of the sum and difference calculated by the calculation means. In the optical position detecting device, the optical position detecting device includes a predetermined stage of amplifier for amplifying the sum and the difference with a predetermined gain on the output side of the calculating means, and a predetermined stage of amplifier for amplifying the sum with a predetermined gain. Selection means for selecting the amplifier that provides the optimum gain for the sum and difference based on the output, an A/D converter for A/D converting the output of each stage of the amplifier for the sum and difference, and the selection means switching means for switching the A/D converter to select the digital value of the optimal gain sum and difference signal based on the output of the optical position detecting means; The light incident position is configured to be detected based on the digital values of the sum and difference signals from the D converter.

第2の発明においては、前記光位置検出装置において、
前記光をビームスプリフタによって光量を変えて複数に
分割し、各分割光のそれぞれに前記光検出手段および演
算手段を設けるとともに、演算手段により演算された各
出力の和信号に基づいて該和および差に最適なゲインを
与゛える該演算手段を選択する選択手段と、選択手段の
出力に基づいて演算手段により演算された各出力の和お
よび差の信号を切り換えるとともに、少なくとも該切換
の前あるいは後の何れかで酸相及び差の信号をA/D変
換する切換手段により切り換えられた和および差の信号
に基づいて光の入射位置を検出するように構成する。
In the second invention, in the optical position detection device,
The light is divided into a plurality of parts by changing the light intensity by a beam splitter, each of the divided lights is provided with the light detection means and the calculation means, and the sum and calculation are performed based on the sum signal of each output calculated by the calculation means. a selection means for selecting the arithmetic means that provides the optimum gain for the difference; and a selection means for selecting the arithmetic means that provides the optimum gain for the difference; The structure is such that the light incident position is detected based on the sum and difference signals switched by a switching means which A/D converts the acid phase and difference signals sometime later.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、光位置検出装置に係り、詳しくは光位置検出
素子(P S D : Po5ition 5ensi
tive Detectors 、以下適宜PSDと略
す)の信号処理回路の改良に関する。
The present invention relates to an optical position detection device, and more specifically to an optical position detection device (PSD: Po5ition 5ensi).
The present invention relates to improvements in signal processing circuits for tive detectors (hereinafter abbreviated as PSD).

PSDは、半導体中を流れる光電流が表面抵抗層を分流
するという効果を利用したpin構造のデバイスであり
、ビジコン、CODなどの固体撮像デバイスと異なり非
分割型の素子であることから、連続した電気信号(X−
Y座標信号)が得られ、位置分解能や応答性に優れてい
る。そのため、カメラなどの自動焦点合わせ装置や種々
の測距装置、位置合わせ装置などへの応用が可能となっ
ている。
A PSD is a device with a pin structure that utilizes the effect that photocurrent flowing through a semiconductor is shunted through a surface resistance layer. Electrical signal (X-
Y-coordinate signal) can be obtained, and the position resolution and responsiveness are excellent. Therefore, it is possible to apply it to automatic focusing devices such as cameras, various distance measuring devices, positioning devices, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は一次元PSDの構造を示す断面図である。この
図において、1はPSDであり、PSDlは平板状シリ
コンの表面にp形抵抗層2、裏面にn°層3、中間に1
−3i層4の3層から構成され、p形抵抗層2の両側に
は出力端子5.6が、n゛層3は共通端子7がそれぞれ
形成されている。出力端子5.6と、共通端子7との間
には所定のバイアス電圧が印加され、X点に光スポット
が照射されるものとする。試料の中点を座標の原点にと
り、試料の長さを2Lとする。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a one-dimensional PSD. In this figure, 1 is PSD, PSDl is a p-type resistance layer 2 on the surface of a flat silicon plate, an n° layer 3 on the back surface, and 1 in the middle.
-3i layer 4, output terminals 5, 6 are formed on both sides of p-type resistance layer 2, and common terminal 7 is formed on n' layer 3. It is assumed that a predetermined bias voltage is applied between the output terminal 5.6 and the common terminal 7, and a light spot is irradiated to the X point. The midpoint of the sample is taken as the origin of the coordinates, and the length of the sample is 2L.

PSDIに光スポットが入射すると、入射位置には光エ
ネルギーに比例した電荷が発生し、発生した電荷は光電
流として抵抗層(この場合はP層)を通り、電極より出
力される。抵抗層は全面の均一な抵抗値を持つように形
成されており、光電流は電極までの距離(抵抗値)に逆
比例して分割され、取り出される。ここで、電極間の距
離を2L、光電流をIoとすると、出力端子5.6から
取り出される電流I+、Itは次式■により示され、光
位置と光位置はそれぞれ次式■、■により示される。
When a light spot is incident on the PSDI, a charge proportional to the light energy is generated at the incident position, and the generated charge passes through the resistance layer (P layer in this case) as a photocurrent and is output from the electrode. The resistance layer is formed to have a uniform resistance value over the entire surface, and the photocurrent is divided and extracted in inverse proportion to the distance (resistance value) to the electrode. Here, if the distance between the electrodes is 2L and the photocurrent is Io, the currents I+ and It taken out from the output terminal 5.6 are expressed by the following formula (■), and the light position and light position are determined by the following formulas (■ and ■), respectively. shown.

光強度=r+−zz   ・・・・・・■第9図はPS
Dlの出力電流I、 、I2を信号処理し、光位置信号
を求めるための信号処理回路を示す図である。この図に
おいて、11は信号処理回路であり、OPアンプ12〜
16、コンデンサCCt、抵抗Rf I、 Rf z 
、R+ =R7およびアナログ割算器17により構成さ
れる。OPアンプ12.13、コンデンサC,、C,お
よび抵抗Rf、 、Rf2は電流−電圧変換回路18を
構成し、OPアンプ14および抵抗R+ 、Rz 、R
sは加算回路19を構成する。また、OPアンプ15お
よび抵抗R1、R4、Rh 、R’rは差動回路20を
構成し、OPアンプ16および抵抗R11、R9は反転
回路21を構成している。したがって、従来の信号処理
回路11はPSDIの二つの電流出力1.、I2を電流
−電圧変換回路18により電圧に変換し、加算回路19
および差動回路20により和と差を作り、アナログ割算
器17で位置信号を得ている。
Light intensity = r+-zz ・・・・・・■Figure 9 is PS
2 is a diagram showing a signal processing circuit for processing the output currents I, , I2 of Dl to obtain an optical position signal. FIG. In this figure, 11 is a signal processing circuit, and OP amplifiers 12 to 11 are signal processing circuits.
16, capacitor CCt, resistor Rf I, Rf z
, R+ = R7 and an analog divider 17. OP amplifier 12.13, capacitors C, , C, and resistors Rf, , Rf2 constitute a current-voltage conversion circuit 18, and OP amplifier 14 and resistors R+, Rz, R
s constitutes an adder circuit 19. Further, the OP amplifier 15 and resistors R1, R4, Rh, and R'r constitute a differential circuit 20, and the OP amplifier 16 and resistors R11 and R9 constitute an inverting circuit 21. Therefore, the conventional signal processing circuit 11 has two current outputs 1. , I2 is converted into voltage by the current-voltage conversion circuit 18, and the addition circuit 19
A sum and a difference are created by a differential circuit 20, and a position signal is obtained by an analog divider 17.

しかしながら、上記従来装置には次のような問題点があ
った。
However, the above conventional device has the following problems.

■ 光強度のダイナミックレンジが小さい。■ The dynamic range of light intensity is small.

光の明るさ自体が変わる場合、対応できる最大値と最小
値の比をダイナミックレンジと呼ぶとき、これが約10
倍である。これは後述するようにPSDそのものという
よりも信号処理回路の問題である。
When the brightness of light itself changes, the ratio of the maximum value to the minimum value that can be handled is called the dynamic range, and this is approximately 10
It's double. As will be described later, this is a problem with the signal processing circuit rather than with the PSD itself.

■ 動作速度が遅く、約IMHzである。■ The operating speed is slow, approximately IMHz.

■ 精度が悪い。場合によっては誤差が10%以上にな
る。
■ Poor accuracy. In some cases, the error is 10% or more.

これらの欠点の要因はPSD自体にあるのではな(、光
位置信号として取り出すときの除算に際し、アナログ除
算回路(第9図に示すアナログ割算器17参照)を用い
ていることである。一般に、アナログ除算回路は動作速
度が遅く、ダイナミックレンジが小さく、精度も悪いも
のであるが、IC1個で簡単に割算ができる(IC1個
で割算ができるものは他にない)のでPSDには広く用
いられている。
The reason for these shortcomings may be the PSD itself (the fact is that an analog division circuit (see analog divider 17 shown in FIG. 9) is used for division when extracting it as an optical position signal. Generally speaking, Although analog division circuits have slow operating speed, small dynamic range, and poor accuracy, they can easily perform division with a single IC (there is no other device that can perform division with a single IC), so they are suitable for PSD. Widely used.

上記のような不具合を解消するために、アナログ信号で
ある和と差をA/Dコンバータによりディジタルに変換
してディジタルの割算回路で行うようにしたものがある
(特願昭61−301718号参照)。しかし、この場
合はA/Dコンバータがネックになる。A/Dコンバー
タとして分解能が高(、スピードの速いものを用いれば
それだけ精度もあがるが、A/Dコンバータと速度と分
解能が逆の関係にあるから、現状では例えば12bit
分解能でIMllz、10bi tで20MHz程度が
限界となっている。このときの問題となるのは光ダイナ
ミックレンジであり、ディジタルの割算をするとしても
ダイナミックレンジは大きくとれない。すなわち、分母
電圧が小さくなったとき、A/D変換後のデータの有効
bit数が少なくなり、演算精度が悪くなる。例えば、
分母が12bitあるとし、IM Hzのスピードが必
要とすると、最高精度を上げようとしても12bi を
位が限度となる。12bit分解能としたく分子も12
bitにできる)ときに、例えば明るさが10倍変わる
とすると、分解能は12bitフルから8 bft相当
に低下してしまう。さらに、16倍の大きさガ変化する
とすれば最悪8 bitの精度しか得られず、12bi
tのA/Dコンバータを用いたとしても8 bit /
 8 bttでせいぜい8bit弱の精度しか得られな
いことになる。
In order to eliminate the above-mentioned problems, there is a system in which the sum and difference, which are analog signals, are converted into digital signals using an A/D converter and the digital division circuit is used to perform the conversion (Japanese Patent Application No. 61-301718). reference). However, in this case, the A/D converter becomes a bottleneck. The resolution of the A/D converter is high (the faster the speed, the higher the accuracy will be, but since the speed and resolution are in an inverse relationship with the A/D converter, the current resolution is 12 bits, for example).
The resolution limit is IMllz, 10 bits, and about 20 MHz. The problem in this case is the optical dynamic range, and even if digital division is used, a large dynamic range cannot be obtained. That is, when the denominator voltage becomes small, the number of effective bits of data after A/D conversion decreases, and the calculation accuracy deteriorates. for example,
Assuming that the denominator is 12 bits and a speed of IM Hz is required, even if you try to increase the highest precision, the limit will be 12 bits. 12 bit resolution and 12 molecules
For example, if the brightness changes by a factor of 10, the resolution will drop from a full 12 bits to the equivalent of 8 bft. Furthermore, if the size changes by 16 times, in the worst case, only 8 bits of accuracy can be obtained, and 12 bits of accuracy is obtained.
Even if t A/D converter is used, 8 bit/
With 8 btt, an accuracy of just under 8 bits can be obtained at most.

このように、分子(差)/分母(和)として示される光
位置のうち、分母の大きさ自体が大きく変わるものでは
精度を向上させることができない。
In this way, among the light positions expressed as numerator (difference)/denominator (sum), accuracy cannot be improved if the size of the denominator itself changes significantly.

PSDは光の位置を見つけるものであるが、対象によっ
ては位置とともに明るさが変わるものを測定することが
あり、分母は明るさ(光の光力)に比例するため、光量
も変わりつつ、光位置も変わる場合、光量に依存せずに
位置を検出するものが望まれている。
PSD is used to find the position of light, but depending on the object, it may measure things whose brightness changes with the position, and since the denominator is proportional to the brightness (light power of the light), the amount of light changes as well. When the position also changes, there is a desire for something that can detect the position without depending on the amount of light.

なお、カメラのオートフォーカス等ではこのようなM 
llzオーダーの精度は必要とされないが、非常に高精
度でかつ高性能な計測装置に適用しようとすると現行の
ものでは不十分となる。
In addition, in camera autofocus, etc., such M
Although accuracy on the order of 110 Hz is not required, current methods are insufficient when applied to very high precision and high performance measuring devices.

そこで、上記不具合を解決するものとして、本発明の出
願人は高速かつ広ダイナミツクレンジで高精度な光位置
信号を検出することのできる光位置検出装置を先に提案
しており、第1O〜13図のように示される。本発明は
かかる先願の改良に関するものであり、共通の回路もあ
るので、以下に先願装置を詳しく説明する。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the applicant of the present invention has previously proposed an optical position detection device capable of detecting a highly accurate optical position signal at high speed and a wide dynamic range. It is shown as in Figure 13. The present invention relates to an improvement on the earlier application, and since there are some common circuits, the apparatus of the earlier application will be described in detail below.

第10図はPSDの二つの出力信号の和と差を演算する
演算回路であり、第9図に示した従来例のものと同様の
機能を有しており、同一構成部分には同一番号を付して
いる。第10図において、31は演算回路(演算手段)
、32はA/Dコンバータであり、演算回路31は○P
アンプ33〜36および抵抗R11〜R19により構成
される。OPアンプ33.34およびRo、RlgはP
SDIの出力電流I+ 、12を電圧に変換する電流−
電圧変換回路37を構成し、OPアンプ35および抵抗
R13〜RISは加算回路38を、OPアンプ36およ
び抵抗R1th〜RI9は差動回路39を構成し、加算
回路38および差動回路39の出力はそれぞれ和(V+
  +V! ) 、差(V+  VZ)として第11図
に示す信号処理回路41に出力されている。また、この
例ではディジタル化した光強度信号を得るためにA/D
コンバータ32によす和信号をA/D変換している。
Figure 10 shows an arithmetic circuit that calculates the sum and difference between the two output signals of the PSD, and has the same function as the conventional example shown in Figure 9, and the same components are designated by the same numbers. It is attached. In Fig. 10, 31 is an arithmetic circuit (arithmetic means)
, 32 is an A/D converter, and the arithmetic circuit 31 is ○P.
It is composed of amplifiers 33 to 36 and resistors R11 to R19. OP amplifier 33.34 and Ro, Rlg are P
SDI output current I+, current that converts 12 to voltage -
A voltage conversion circuit 37 is configured, an OP amplifier 35 and resistors R13 to RIS constitute an adder circuit 38, an OP amplifier 36 and resistors R1th to RI9 constitute a differential circuit 39, and the outputs of the adder circuit 38 and the differential circuit 39 are The sum (V+
+V! ) and is output as a difference (V+VZ) to the signal processing circuit 41 shown in FIG. In addition, in this example, in order to obtain the digitized light intensity signal, an A/D
The sum signal sent to the converter 32 is A/D converted.

第11図において、41は信号処理回路であり、信号処
理回路41は以下に述べる各素子により構成される。す
なわち、信号処理回路41は加算回路38から入力され
た和(原信号)および前段の入力信号をゲインAで増幅
するN段のアンプ42〜45と、差(v+   VZ)
が入力され、アンプ42〜45と同様に差(原信号)お
よび前段の入力信号をゲインAで増幅するN段のアンプ
46〜49と、和およびアンプ42〜45の各出力が入
力され、この和および各出力を所定のスライスレベルS
Lと比較するコンパレータ50〜54と、コンパレータ
50〜54の各出力0〜Nが入力され、こ00〜Nのデ
ータ入力のうち最上位の入力”L”を検出し、その値を
3bitのコードにエンコードするプライオリティエン
コーダ55と、優先順位がつけられたプライオリティエ
ンコーダ55のデータを0〜Nのデータに再配分するデ
マルチプレクサ56と、和およびアンプ42〜45の各
出力側に接続され、デマルチプレクサ56からの選択信
号により最適な一つをONにしてレベル変換後の和とし
て出力するアナログスイッチ57〜61と、差およびア
ンプ46〜49の各出力側に接続され、デマルチプレク
サ56の選択信号により最適な一つをONにしてレベル
変換後の差として出力するアナログスイッチ62〜66
と、により構成される。
In FIG. 11, 41 is a signal processing circuit, and the signal processing circuit 41 is constituted by each element described below. That is, the signal processing circuit 41 has N stages of amplifiers 42 to 45 that amplify the sum (original signal) inputted from the adder circuit 38 and the previous stage input signal with a gain A, and a difference (v+VZ).
is input to N-stage amplifiers 46 to 49 which amplify the difference (original signal) and the previous stage input signal with gain A, as well as the sum and each output of the amplifiers 42 to 45, similar to amplifiers 42 to 45. sum and each output at a predetermined slice level S
The comparators 50 to 54 to compare with L and each output 0 to N of the comparators 50 to 54 are input, and the highest input "L" among these 00 to N data inputs is detected and its value is converted into a 3-bit code. a demultiplexer 56 that redistributes the prioritized data of the priority encoder 55 into data 0 to N; Analog switches 57 to 61 are connected to each output side of difference and amplifiers 46 to 49, and are connected to analog switches 57 to 61 which turn on the optimum one by a selection signal from 56 and output it as a sum after level conversion, and are connected to each output side of difference amplifiers 46 to 49, Analog switches 62 to 66 that turn on the most suitable one and output it as the difference after level conversion.
It is composed of and.

したがって、和の信号(分母)にゲインAのアンプN段
(例えば、ゲイン10倍のアンプ4段)を接続したとき
には、差に信号(分子)にも和信号と同一のゲイン10
倍のアンプ4段を接続し、アナログスイッチ57〜66
を切り換えることにより、分母と分子同一のゲインを持
つ一対のアンプ42〜49を同時に選択する。
Therefore, when N stages of amplifiers with a gain of A (for example, 4 stages of amplifiers with a gain of 10 times) are connected to the sum signal (denominator), the difference signal (numerator) also has the same gain of 10 as the sum signal.
Connect 4 stages of double amplifier and analog switch 57 to 66
By switching , a pair of amplifiers 42 to 49 having the same gain in the denominator and numerator are simultaneously selected.

上記アンプ42〜49は増幅器67を構成し、コンパレ
ータ50〜54、プライオリティエンコーダ55および
デマルチプレクサ56は全体として選択回路(選択手段
)68を構成し、アナログスイッチ57〜66は切換手
段69を構成している。
The amplifiers 42 to 49 constitute an amplifier 67, the comparators 50 to 54, the priority encoder 55 and the demultiplexer 56 collectively constitute a selection circuit (selection means) 68, and the analog switches 57 to 66 constitute a switching means 69. ing.

レベル変換後の和および差は第12図に示すA/Dコン
バータ70.71にそれぞれ入力されており、A/Dコ
ンバータ70.71は和および差のアナログ信号をディ
ジタルに変換した後、ディジタル信号としてディジタル
除算回路(光位置検出手段)72に出力する。ディジタ
ル除算回路72は差(分子)を和(分母)で除算し、位
置(高さ)信号として外部に出力する。
The sum and difference after level conversion are respectively input to A/D converters 70 and 71 shown in FIG. It is output to the digital division circuit (optical position detection means) 72 as . The digital division circuit 72 divides the difference (numerator) by the sum (denominator) and outputs the result to the outside as a position (height) signal.

次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.

第13図に示すように、アンプ42〜49のゲインAを
10倍、アンプ42〜49の段数Nを4段、スライスレ
ベルSLをIVとし、また、アンプ42〜49の飽和電
圧を15V、A/Dコンバータ70.71の入力電圧範
囲を±IOVとする。
As shown in FIG. 13, the gain A of the amplifiers 42 to 49 is 10 times, the number of stages N of the amplifiers 42 to 49 is 4, the slice level SL is IV, and the saturation voltage of the amplifiers 42 to 49 is 15V, A The input voltage range of the /D converter 70 and 71 is ±IOV.

いま、和信号(分母電圧)として5Vの入力信号があっ
たとすると、コンパレータ50〜54では×1のコンパ
レータ(コンパレータ50)をはじめとして全てのコン
パレータで入力信号が基準電圧(スライスレベル5L)
IVより大きいからプライオリティエンコーダ55には
全てH″が出力される。また、和信号が0.5Vではコ
ンパレータ50のみがL″、残りのコンパレータ51〜
54は“H”となり、さらに、和信号が0.5 Vでは
コンパレータ50.51がL”、残りのコンパレータ5
2〜54が“H”となる(表参照)。
Now, assuming that there is an input signal of 5V as a sum signal (denominator voltage), the input signal of all comparators including the ×1 comparator (comparator 50) is the reference voltage (slice level 5L) in comparators 50 to 54.
Since it is larger than IV, all H'' is output to the priority encoder 55. Also, when the sum signal is 0.5V, only the comparator 50 is L'', and the remaining comparators 51 to
54 becomes "H", and when the sum signal is 0.5 V, comparators 50 and 51 become "L", and the remaining comparators 5
2 to 54 are "H" (see table).

(本頁、以下余白) コンパレータ50〜54の比較結果は優先順位付きのプ
ライオリティエンコーダ55に入力され、表に示すよう
に予め決定されている優先順位に従って0.1.2・・
・・・・というディジタル値に変換し、デマルチプレク
サ56でその対応したところの信号のみをONにしてア
ナログスイッチ57〜66の分母と分子同時に最適なも
の1つをベアでONにする。
(This page, blank space below) The comparison results of the comparators 50 to 54 are input to the priority encoder 55 with priorities, and as shown in the table, the predetermined priorities are 0.1.2...
. . ., the demultiplexer 56 turns on only the corresponding signal, and the denominator and numerator of the analog switches 57 to 66 simultaneously turn on the optimum one bare.

すなわち、選択回路68では分母電圧の値が一定の範囲
内となるような最適なゲインを持つアンプ42〜46の
対を選択するようにしてい゛る。
That is, the selection circuit 68 selects the pair of amplifiers 42 to 46 that have the optimum gain so that the value of the denominator voltage falls within a certain range.

したがって、分母と分子の双方にAIのゲインを与えた
信号がA/D変換されることになり、分母と分子のゲイ
ンは等しいから除算の結果は正しい。また、分母(光強
度)のダンナミックレンジはAN″′ (本実施例では
104)となり、第9図に示した従来の回路よりはるか
に大きいものとなる。
Therefore, a signal with AI gain applied to both the denominator and numerator is A/D converted, and since the gains of the denominator and numerator are equal, the result of division is correct. Further, the dynamic range of the denominator (light intensity) is AN''' (104 in this embodiment), which is much larger than the conventional circuit shown in FIG.

その結果、PSDに対して高速(IMHz)かつ広ダン
ナミソクレンジ(10’ )で高精度な光位置信号を得
ることができる。
As a result, a highly accurate optical position signal can be obtained for the PSD at high speed (IMHz) and wide duplex range (10').

なお、この例では1段あたりのゲインを10倍にしてい
るが、それは欲しい精度により適当に設定されるもので
あり、例えば8 bitの精度が欲しいときA/Dコン
バータが12bitでIMHzのスピードが欲しいとす
ると、16倍程度(実際にはマージンを考慮して10倍
程度)のゲインを有するアンプが選択される。
In this example, the gain per stage is 10 times, but it can be set appropriately depending on the desired accuracy. For example, if you want 8-bit accuracy, the A/D converter is 12 bits and the IMHz speed is If desired, an amplifier with a gain of about 16 times (actually about 10 times taking margin into consideration) is selected.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、先願に係る装置にあっては、高速かつ広ダン
ナミソクレンジにできるももの、和信号の大きさによっ
てゲインの、異なるアンプの出力信号を切り換えている
ので、例えば該信号の大きさが急激に変化したような場
合にはアンプやA/Dコンバータの応答特性により計測
値に誤差が生じて精度が低下するという問題点があった
By the way, in the device according to the prior application, the output signal of the amplifier with different gain is switched depending on the magnitude of the sum signal, so that the output signal of the amplifier with different gain is changed depending on the magnitude of the sum signal. When there is a sudden change, there is a problem in that an error occurs in the measured value due to the response characteristics of the amplifier or A/D converter, resulting in a decrease in accuracy.

これは、特にアナログ信号の振幅が急激に変化すると、
A/Dコンバータ等の変換精度が悪化することに起因す
る。
This is especially true when the amplitude of the analog signal changes rapidly.
This is due to deterioration in conversion accuracy of A/D converters and the like.

また、第2の問題点としては、次の事項がある。Furthermore, the second problem is as follows.

すなわち、最大光量のとき信号の和電圧が飽和しないよ
うにする必要から、光量が小さいとき小さな電圧信号を
ゲインの大きなアンプで増幅しなければならない。この
ため、光量が少ないときにはアンプの雑音や外来からの
雑音が信号に含まれ、S/N比が悪くなる。その結果、
光位置信号の誤差が大きくなるという問題点があった。
That is, since it is necessary to prevent the sum voltage of the signals from being saturated when the amount of light is maximum, a small voltage signal must be amplified by an amplifier with a large gain when the amount of light is small. Therefore, when the amount of light is small, amplifier noise and external noise are included in the signal, resulting in a poor S/N ratio. the result,
There was a problem in that the error in the optical position signal became large.

そこで本発明は、第1に信号強度が急激に変化すること
なく計測精度を向上させることを目的とし、第2に光量
が小さいときでもS/N比を高めて光位置の検出精度を
向上させることを目的としている。
Therefore, the present invention aims, first, to improve measurement accuracy without sudden changes in signal strength, and second, to improve optical position detection accuracy by increasing the S/N ratio even when the amount of light is small. The purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1の発明による光位置検出装置は上記目的達成のため
、入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流する光
電流を所定の電極より分割出力する光検出手段と、該電
極から取り出された各出力信号の和みよび差を演算する
演算手段と、該演算手段により演算された和および差の
比に基づいて光の入射位置を検出する光位置検出手段と
を備えたた光位置検出装置において、前記演算手段の出
力側に、前記和および差を所定のゲインで増幅する所定
段の増幅器と、該和を増幅する該増幅器の各段毎の出力
に基づいて該和および差に最適なゲインを与える該増幅
器を選択する選択手段と、該和および差の該増幅器の各
段の出力をA/D変換するA/D変換器と、選択手段の
出力に基づいて最適なゲインの和と差の信号のディジタ
ル値を選択するようにA/D変換器を切り換える切換手
段とを設け、前記光位置検出手段は、切換手段により切
り換えられたA/D変換器からの和および差の信号のデ
ィジタル値に基づいて光の入射位置を検出するように構
成する。
In order to achieve the above object, the optical position detection device according to the first invention includes a photodetecting means for photoelectrically converting incident light and dividing and outputting a photocurrent to be shunted through a predetermined resistance layer from a predetermined electrode; A light position detection device comprising a calculation means for calculating the sum and difference of each output signal, and a light position detection means for detecting the incident position of light based on the ratio of the sum and difference calculated by the calculation means. In the apparatus, on the output side of the calculation means, there is provided a predetermined stage of amplifier for amplifying the sum and difference with a predetermined gain, and an amplifier that is optimal for the sum and difference based on the output of each stage of the amplifier that amplifies the sum. an A/D converter that A/D converts the sum and difference outputs of each stage of the amplifier; and an A/D converter that A/D converts the sum and difference outputs of each stage of the amplifiers; and switching means for switching the A/D converter to select the digital value of the sum and difference signal, and the optical position detecting means selects the sum and difference signals from the A/D converter switched by the switching means. The incident position of light is detected based on the digital value of .

また、第2の発明では、入射した光を光電変換し、所定
の抵抗層を分流する光電流を所定の電極より分割出力す
る光検出手段と、該電極から取り出された各出力信号の
和および差を演算する演算手段と、該演算手段により演
算された和および差の比に基づいて光の入射位置を検出
する光位置検出手段とを備えた光位置検出装置において
、前記光をビームスプリフタによって光量を変えて複数
に分割し、各分割光のそれ゛ぞれに前記光検出手段およ
び演算手段を設けるとともに、演算手段により演算され
た各出力の和信号に基づいて該和および差に最適なゲイ
ンを与える該演算手段を選択する選択手段と、選択手段
の出力に基づいて演算手段により演算された各出力の和
および差の信号を切り換えるとともに、少なくとも該切
換の前あるいは後の何れかで該和および差の信号をA/
D変換する切換手段とを設け、前記光位置検出手段は、
切換手段により切り換えられた和および差の信号に基づ
いて光の入射位置を検出するように構成する。
Further, in the second invention, there is provided a photodetecting means for photoelectrically converting incident light and dividing and outputting a photocurrent that is shunted through a predetermined resistance layer from a predetermined electrode, and a sum of each output signal taken out from the electrode and a In an optical position detection device comprising a calculation means for calculating a difference, and a light position detection means for detecting the incident position of light based on the ratio of the sum and difference calculated by the calculation means, the light is transmitted to a beam splitter. The amount of light is changed by dividing the light into a plurality of light beams, each of the divided lights is provided with the light detection means and the calculation means, and the optimum sum and difference are determined based on the sum signal of each output calculated by the calculation means. a selection means for selecting the arithmetic means that provides a gain; and a selection means for switching the sum and difference signals of the respective outputs calculated by the arithmetic means based on the output of the selection means, and at least either before or after the switching. The sum and difference signals are A/
A switching means for D conversion is provided, and the optical position detection means includes:
The light incident position is configured to be detected based on the sum and difference signals switched by the switching means.

〔作用〕[Effect]

第1の発明では、和および差の増幅器の各段の出力がA
/D変換器でA/D変換され、その後選択手段の出力に
基づいて最適なゲインの和と差の信号のディジタル値を
選択するようにA/D変換器が切換手段によって切り換
えられ、和と差のディジタル値に基づいて光の入射位置
が検出される。
In the first invention, the output of each stage of the sum and difference amplifier is A
A/D converter performs A/D conversion, and then the A/D converter is switched by a switching means to select the digital value of the optimal gain sum and difference signal based on the output of the selection means, and the sum and difference signals are switched by the switching means. The incident position of the light is detected based on the digital value of the difference.

したがって、従来のようにアナログスイッチを用いて信
号を切り換えることがなく、信号強度が急激に変化せず
、計測精度が向上する。
Therefore, there is no need to switch signals using an analog switch as in the past, the signal strength does not change suddenly, and measurement accuracy is improved.

また、第2の発明では、入射光がビームスプリフタより
光量を変えて複数に分割され、各分割光のそれぞれに光
検出手段および演算手段が設けられる。そして、これら
演算手段により演算された各出力の和および差の信号は
選択手段の出力に基づいて切り換えられるとともに、該
切換の前あるいは後の何れかでA/D変換され、A/D
変換後ににおける和と差のディジタル信号に基づいて光
の入射位置が検出される。
Further, in the second aspect of the invention, the incident light is divided into a plurality of light beams by a beam splitter with different amounts of light, and each of the divided light beams is provided with a light detection means and a calculation means. The sum and difference signals of the respective outputs calculated by these calculation means are switched based on the output of the selection means, and are A/D converted either before or after the switching.
The light incident position is detected based on the sum and difference digital signals after conversion.

したがって、光検出手段の直後で既に信号が必要なレベ
ルとなり、アンプの雑音や外来雑音の影響を排除してS
/N比が向上し、検出精度が高められる。
Therefore, the signal is already at the required level immediately after the photodetection means, and the influence of amplifier noise and external noise is eliminated.
/N ratio is improved, and detection accuracy is improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1〜3図は第1の発明に係る光位置検出装置の一実施
例を示す図である。本実施例の光位置検出装置は第1〜
3図に示す構成を有しているが、先願例と同一構成部分
には同一番号を付して重複説明を省略する。
1 to 3 are diagrams showing an embodiment of the optical position detection device according to the first invention. The optical position detection device of this embodiment is
Although it has the configuration shown in FIG. 3, the same components as in the example of the prior application are given the same numbers and redundant explanation will be omitted.

まず、第1図は先願例と同様の回路図であり、2つのP
SDIの出力電流It、Itを電圧に変換し、差(Vl
  V2)および和(Vl +Vz )を求めるもので
、これらの信号は信号処理回路81へ送られる。なお、
ディジタル化した光強度信号を得るためにA/Dコンバ
ータ32により和信号をA/D変換するのは同様である
First, Fig. 1 is a circuit diagram similar to that of the previous application, with two P
Convert the SDI output currents It and It into voltages, and calculate the difference (Vl
V2) and the sum (Vl +Vz), and these signals are sent to the signal processing circuit 81. In addition,
Similarly, the A/D converter 32 A/D converts the sum signal to obtain a digitized light intensity signal.

第2図は信号処理回路81を示すもので、この図におい
て、信号処理回路81は加算回路38から入力された和
(Vl +V2 )信号および前段の入力信号をゲイン
Aで増幅するN段のアンプ82〜84と、差(v+−V
2)信号が入力され、アンプ82〜84と同様に差信号
および前段の入力信号をゲインAで増幅するN段のアン
プ85〜87と、和(Vl +Vz)およびアンプ82
〜84の各出力が人力され、この和(Vl+VZ)およ
び各出力を所定のスライスレベルSLと比較するコンパ
レータ81〜91と、コンパレータ88〜91の各出力
0〜Nが入力され、こ00〜Nのデータ入力のうち最上
位の“L”を検出し、その値を2ビツトのコードにエン
コードするプライオリティエンコーダ92と、和(Vl
  +v2)およびアンプ82〜84の各出力側に接続
され、これらのアナログ信号をディジタルに変換した後
ディジタル信号として出力するA/Dコンバータ(A/
D変換器)93〜96と、差(v+ −V、)およびア
ンプ85〜87の各出力側に接続され、これらの各アナ
ログ信号を同様にA/D変換して出力するA/Dコンバ
ータ97〜100と、A/Dコンバータ93〜96の各
出力側に接続され、優先順位がつけられたプライオリテ
ィエンコーダ92からのデータに基づいて最適な一つを
選択(セレクト)し、レベル変換およびA/D変換後の
ディジタル和として出力するセレクタ101と、同様に
A/Dコンバータ97〜100の各出力側に接続されプ
ライオリティエンコーダ92からのデータに基づいて最
適な一つを選択し、レベル変換およびA/D変換後のデ
ィジタル差として出力するセレクタ102と、により構
成される。
FIG. 2 shows the signal processing circuit 81. In this figure, the signal processing circuit 81 is an N-stage amplifier that amplifies the sum (Vl +V2) signal input from the adder circuit 38 and the input signal of the previous stage with a gain of A. 82-84, the difference (v+-V
2) N-stage amplifiers 85 to 87 to which a signal is input and which amplify the difference signal and the previous stage input signal with gain A in the same way as amplifiers 82 to 84;
- 84 are manually inputted, and comparators 81 - 91 which compare this sum (Vl + VZ) and each output with a predetermined slice level SL, and each output 0 - N of comparators 88 - 91 are inputted. A priority encoder 92 detects the most significant "L" among the data inputs and encodes the value into a 2-bit code;
+v2) and each output side of the amplifiers 82 to 84, and converts these analog signals into digital signals and outputs them as digital signals.
An A/D converter 97 is connected to the output sides of the D converters) 93 to 96, the difference (v+ -V, ) and the amplifiers 85 to 87, and similarly A/D converts and outputs each of these analog signals. ~100, and the most suitable one is selected based on the data from the prioritized priority encoder 92 connected to each output side of the A/D converters 93 to 96, and the level conversion and A/D converter are performed. The selector 101 outputs the digital sum after D conversion, and the optimum one is selected based on the data from the priority encoder 92 connected to each output side of the A/D converters 97 to 100, and level conversion and A/D conversion are performed. and a selector 102 that outputs a digital difference after /D conversion.

したがって、和の信号(分母)にゲインAのアンプN段
(例えば、ゲイン10倍のアンプ3段)を接続したとき
には、差の信号(分子)にも和信号と同一のゲイン10
倍のアンプ3段を接続し、かつ和および差の各信号の各
段の出力をそれぞれにA/D変換してセレクタ101.
102により択一的に切り換えることにより、分母と分
子同一のゲインを持つ一対のアンプ82〜87を同時に
選択し、和および差の各ディジタル値として出力する。
Therefore, when N stages of amplifiers with a gain of A (for example, 3 stages of amplifiers with a gain of 10 times) are connected to the sum signal (denominator), the difference signal (numerator) also has the same gain of 10 as the sum signal.
Three stages of double amplifiers are connected, and the outputs of each stage of the sum and difference signals are A/D-converted to the selector 101.
By selectively switching through 102, a pair of amplifiers 82 to 87 having the same denominator and numerator gains are simultaneously selected and output as sum and difference digital values.

上記アンプ82〜87は増幅器103を構成し、コンパ
レータ88〜91およびプライオリティエンコーダ92
は全体として選択手段104を構成し、さらに、セレク
タ101.102は切換手段105を構成している。
The amplifiers 82 to 87 constitute an amplifier 103, and the comparators 88 to 91 and the priority encoder 92
constitutes selection means 104 as a whole, and selectors 101 and 102 constitute switching means 105.

セレクタ101.102によりセレクトされた後の和お
よび差のディジタル信号は第3図に示すようにディジタ
ル除算回路(光位置検出手段)1o6に入力されており
、除算回路106は差(分子)を和(分母)で除算し、
位置信号として外部に出力する。
The sum and difference digital signals selected by the selectors 101 and 102 are input to a digital division circuit (optical position detection means) 1o6 as shown in FIG. 3, and the division circuit 106 sums the difference (numerator). Divide by (denominator),
Output to the outside as a position signal.

以上の構成において、本実施例でも先願例と同様に選択
手段104により分母と分子同時に最適なもの1つをペ
アで選択しているが、この選択段階で既に和および差の
各信号の各段の出力がA/D変換されディジタル信号と
なっている。したがって、先願例のようにアナログスイ
ッチを使ってゲインの異なる信号を切り換えることがな
いので、例えばアナログ信号の大きさが急激に変化した
としてもディジタル変換後の信号はそのような変化は全
くない。その結果、アンプ82〜87やA/Dコンバー
タ93〜100の応答特性により計測誤差が生じること
が無く、光位置検出精度を格段に向上させことができる
In the above configuration, in this embodiment as well, the selection means 104 simultaneously selects one optimal denominator and numerator in pairs, as in the prior application example, but at this selection stage, each of the sum and difference signals has already been selected. The output of the stage is A/D converted and becomes a digital signal. Therefore, unlike the prior application, there is no need to use an analog switch to switch between signals with different gains, so even if the magnitude of the analog signal suddenly changes, there will be no such change in the signal after digital conversion. . As a result, measurement errors do not occur due to the response characteristics of the amplifiers 82 to 87 and the A/D converters 93 to 100, and the accuracy of optical position detection can be significantly improved.

次に、第4〜6図は第2の発明に係る光位置検出装置の
第1実施例を示す図である。第4図は光学系の構成を示
す図であり、この図において、入射光110はレンズ1
11を通った後、N段(本実施例では3段)のビームス
プリッタ112〜114により、にB:B2 :B″・
・・・・・というように等比でべき乗に光量を変えて複
数に分割される。本実施例では90%、9%、0.9%
、0.1%というように光量を分割し、これら分割され
た入射光110を4つのPSD (光検出手段)121
〜124で受けている。
Next, FIGS. 4 to 6 are diagrams showing a first embodiment of the optical position detection device according to the second invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the optical system, and in this diagram, incident light 110 is transmitted to lens 1.
After passing through the beam splitter 11, N stages (three stages in this embodiment) of beam splitters 112 to 114 divide the beam into B:B2:B''.
...The light is divided into multiple parts by changing the amount of light in equal proportions and in a power order. In this example, 90%, 9%, 0.9%
, 0.1%, and these divided incident lights 110 are transmitted to four PSDs (photodetection means) 121.
I received it at ~124.

各PSD121〜124はそれぞれ別個の演算回路に接
続されており、−例としてPSD121は第5図に示す
ように演算回路131に接続され、演算回路131から
和および差の信号が出力される。演算回路131の内容
は先に説明した第1図のものと同様であるため、同一番
号が付されている。したがって、複数のPSDと同数だ
け演算回路が備えられ、これらの各演算回路から出力さ
れる和および差の信号は第6図に示す信号処理回路14
1へ出力される。なお、各演算回路の出力は説明の都合
上PSD121の差、和・・・・・・というように図示
している。
Each of the PSDs 121 to 124 is connected to a separate arithmetic circuit. For example, the PSD 121 is connected to an arithmetic circuit 131 as shown in FIG. 5, and the arithmetic circuit 131 outputs sum and difference signals. Since the contents of the arithmetic circuit 131 are the same as those shown in FIG. 1 described above, the same numbers are given. Therefore, the same number of arithmetic circuits as the plurality of PSDs are provided, and the sum and difference signals output from each of these arithmetic circuits are processed by the signal processing circuit 14 shown in FIG.
Output to 1. Note that the outputs of each arithmetic circuit are illustrated as the difference, sum, etc. of the PSD 121 for convenience of explanation.

信号処理回路141は先に示した第2図に比ベアング8
2〜87が除かれているのみで他は同様であるため、同
一番号を付している。したがって、信号処理回路141
は各演算回路により演算された各出力の和信号に基づい
て該和および差に最適なゲインを与える該演算回路から
の出力を選択して切り換えるとともに、この選択前に和
および差の信号をA/D変換処理する。信号処理回路1
41からの出力、すなわち和および差のディジタル信号
は先に示した第3図と同様のディジタル除算回路72に
入力されて処理されるため、省略する。
The signal processing circuit 141 is shown in FIG.
Since the others are the same except that 2 to 87 are removed, the same numbers are given. Therefore, the signal processing circuit 141
selects and switches the output from the arithmetic circuit that gives the optimum gain for the sum and difference based on the sum signal of each output calculated by each arithmetic circuit, and before this selection, the sum and difference signals are /D conversion processing. Signal processing circuit 1
The outputs from 41, that is, the sum and difference digital signals, are input to the digital division circuit 72 similar to that shown in FIG. 3 and processed therein, and therefore will not be described here.

以上の構成において、まず、第5図の演算回路131で
は信号のレベルが必要な大きさに調整される。具体的に
は回路の各抵抗値によって電圧/光量の感度が設定され
、特に抵抗RI l +  RI 2  は電流電圧変
換の係数を決めており、例えばv、 =工、XRII というような関係にある。したがって、入射光110が
ビームスプリッタ112〜114により90%、9%、
0.9%、0.1%というように分割され、各PSD1
21〜124において電気信号に変換されたものは、暗
い入射光110のときはP S I)121が選択され
、明るい入射光110のときはPSD124が選択され
ることになる。そのため、例えば光量範囲として信号の
強度変動が104倍あり、回路の飽和電圧がIOVとす
ると、PSDを経た直後での最低の信号は1mVである
。これに対して、本実施例では最適なレンジンのPSD
が選択されるため、演算回路の出力レベルとしてほぼ1
〜10Vの範囲のものが信号処理回路141で切り換え
られて出力される。このように、本実施例ではPSD1
21〜124の直後で信号を必要なレベルとしているの
で、仮に光量が小さいときであってもアンプの雑音や外
来雑音の影響を適切に排除してS/N比を向上させるこ
とができ、光位置検出精度を高めることができる。
In the above configuration, first, the arithmetic circuit 131 in FIG. 5 adjusts the signal level to a required level. Specifically, the sensitivity of the voltage/light amount is set by each resistance value of the circuit, and in particular, the resistance RI l + RI 2 determines the coefficient of current-voltage conversion, and for example, there is a relationship such as v, = engineering, XRII . Therefore, the incident light 110 is 90%, 9%,
Divided into 0.9%, 0.1%, each PSD1
When the incident light 110 is dark, the PSI 121 is selected, and when the incident light 110 is bright, the PSD 124 is selected. Therefore, for example, if the signal intensity fluctuation is 104 times the light amount range and the saturation voltage of the circuit is IOV, the lowest signal immediately after passing through the PSD is 1 mV. On the other hand, in this example, the optimal rangein PSD
is selected, the output level of the arithmetic circuit is approximately 1.
~10V is switched by the signal processing circuit 141 and output. In this way, in this embodiment, PSD1
Since the signal is set at the required level immediately after 21 to 124, even when the amount of light is small, the influence of amplifier noise and external noise can be appropriately eliminated and the S/N ratio can be improved. Position detection accuracy can be improved.

第7図は第2の発明に係る光位置検出装置の第2実施例
を示す図である。本実施例は各PSDの出力を先にそれ
ぞれA/D変換する第1実施例と異なり、複数のうちか
ら最適な1つのPSDを判別し、その後A/D変換する
ものである。すなわち、第7図において、PSDとして
は5つのもの(121〜125)が設けられ、各出力の
和および差がそれぞれ信号処理回路151に入力される
。信号処理回路151は先に示した先願例の第11図に
比ベアング42〜49が除かれているのみで、他は同様
である。したがって、信号処理回路151は各PSD1
21〜125からの和および差信号のうちから最適なも
のを選択しでて出力する。そして、その後に第12図に
示すものと同様の構成の回路によりA/D変換して光位
置を検出する。よって、本実施例では信号のA/D変換
の処理位置が異なるものの、第1実施例と同様の効果を
得ることができる。
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the optical position detection device according to the second invention. This embodiment differs from the first embodiment in which the output of each PSD is first A/D-converted, but the most suitable PSD out of a plurality of PSDs is determined and then A/D-converted. That is, in FIG. 7, five PSDs (121 to 125) are provided, and the sum and difference of their outputs are respectively input to the signal processing circuit 151. The signal processing circuit 151 is the same as that shown in FIG. 11 of the prior application example, except that the bearings 42 to 49 are removed. Therefore, the signal processing circuit 151
The optimum one is selected from among the sum and difference signals from 21 to 125 and output. Thereafter, the light position is detected by A/D conversion using a circuit having a configuration similar to that shown in FIG. Therefore, although the processing position of the A/D conversion of the signal is different in this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

なお、第2の発明の実施態様は上記各実施例に限るもの
ではなく、例えば複数のPSDを用い、それらの各出力
に対して複数のゲインが異なるアンプを接続するという
構成であってもよい。
Note that the embodiment of the second invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, a configuration may be adopted in which a plurality of PSDs are used and a plurality of amplifiers with different gains are connected to each output of the PSDs. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第1の発明によれば、信号強度が急激に変化することを
防止することができ、光位置の検出精度を向上させるこ
とができる。
According to the first aspect of the invention, it is possible to prevent the signal strength from changing rapidly, and it is possible to improve the detection accuracy of the optical position.

また、第2の発明によれば、光量が小さいときでもS/
N比を高めることができ、光位置の検出精度を向上させ
ることができる。
Further, according to the second invention, even when the amount of light is small, the S/
The N ratio can be increased, and the detection accuracy of the optical position can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1〜3図は第1の発明に係る光位置検出装置の一実施
例を示す図であり、 第1図はその演算回路の回路図、 第2図はその信号処理回路の構成図、 第3図はその除算回路のブロック図、 第4〜6図は第2の発明に係る光位置検出装置の第1実
施例を示す図であり、 第4図はその光学系の構成図、 第5図はその演算回路の回路図、 第6図はその信号処理回路の構成図、 第7図は第2の発明に係る光位置検出装置の第2実施例
を示すその信号処理回路の構成図、第8.9図は従来の
光位置検出装置を示す図であり、 第8図はそのPSDの構造を示す断面図、第9図は信号
処理回路の回路図、 第10〜13図は先願に係る光位置検出装置を示す図で
あり、 第10図はその演算回路の回路図、 第11図はその信号処理回路の構成図、第12図はその
除算回路のブロック図、第13図はその和信号の原信号
と選択出力との関係を示す図である。 1.121〜124・・・・・・PSD (光検出手段
)、31.131・・・・・・演算回路(演算手段)、
32.93〜100・・・・・・A/Dコンバータ(A
/D変換器)、 81.141 、151・・・・・・信号処理回路、8
2〜87・・・・・・アンプ、 88〜91・・・・・・コンパレータ、92・・・・・
・プライオリティエンコーダ、101.102・・・・
・・セレクタ、103・・・・・・増幅器、 104・・・・・・選択手段、 105・・・・・・切換手段、 106・・・・・・ディジタル除算回路(光位置検出手
段)110・・・・・・入射光、 111・・・・・・レンズ、 112〜114・−・・・−ビームスプリッタ。 第!の発明の一実施例の除算回路のプロ・ツク図第  
3  図 Ill:レンズ 112〜114:ビームスブリッタ 121〜124:PSD 第2の発明の第1実施例の光学系の構成図第4図
1 to 3 are diagrams showing an embodiment of the optical position detection device according to the first invention, FIG. 1 is a circuit diagram of its arithmetic circuit, FIG. 2 is a configuration diagram of its signal processing circuit, and FIG. 3 is a block diagram of the division circuit, FIGS. 4 to 6 are diagrams showing the first embodiment of the optical position detection device according to the second invention, FIG. 4 is a configuration diagram of the optical system, and FIG. 6 is a configuration diagram of the signal processing circuit; FIG. 7 is a configuration diagram of the signal processing circuit showing a second embodiment of the optical position detection device according to the second invention; Figure 8.9 is a diagram showing a conventional optical position detection device, Figure 8 is a sectional view showing the structure of its PSD, Figure 9 is a circuit diagram of a signal processing circuit, and Figures 10 to 13 are prior patent applications. FIG. 10 is a circuit diagram of its arithmetic circuit, FIG. 11 is a block diagram of its signal processing circuit, FIG. 12 is a block diagram of its division circuit, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the original signal of the sum signal and the selected output. 1.121-124...PSD (light detection means), 31.131... Arithmetic circuit (arithmetic means),
32.93~100...A/D converter (A
/D converter), 81.141, 151...signal processing circuit, 8
2-87...Amplifier, 88-91...Comparator, 92...
・Priority encoder, 101.102...
... Selector, 103 ... Amplifier, 104 ... Selection means, 105 ... Switching means, 106 ... Digital division circuit (light position detection means) 110 ......Incoming light, 111...Lens, 112-114...-Beam splitter. No.! FIG.
3 Figure Ill: Lenses 112 to 114: Beam splitters 121 to 124: PSD Figure 4 is a configuration diagram of the optical system of the first embodiment of the second invention.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流す
る光電流を所定の電極より分割出力する光検出手段と、 該電極から取り出された各出力信号の和および差を演算
する演算手段と、 該演算手段により演算された和および差の比に基づいて
光の入射位置を検出する光装置検出手段とを備えた光装
置検出装置において、 前記演算手段の出力側に、前記和および差を所定のゲイ
ンで増幅する所定段の増幅器と、該和を増幅する該増幅
器の各段毎の出力に基づいて該和および差に最適なゲイ
ンを与える該増幅器を選択する選択手段と、 該和および差の該増幅器の各段の出力をA/D変換する
A/D変換器と、 選択手段の出力に基づいて最適なゲインの和と差の信号
のディジタル値を選択するようにA/D変換器を切り換
える切換手段とを設け、 前記光装置検出手段は、切換手段により切り換えられた
A/D変換器からの和および差の信号のディジタル値に
基づいて光の入射位置を検出するように構成したことを
特徴とする光装置検出装置。
(1) Photodetection means that photoelectrically converts incident light and divides and outputs a photocurrent that is shunted through a predetermined resistance layer from a predetermined electrode, and a calculation that calculates the sum and difference of each output signal taken out from the electrode. and an optical device detecting means for detecting a light incident position based on a ratio of the sum and difference calculated by the calculating means, wherein the sum and the difference are arranged on the output side of the calculating means. a selection means for selecting an amplifier in a predetermined stage that amplifies the difference with a predetermined gain; and an amplifier that provides an optimum gain for the sum and the difference based on the output of each stage of the amplifier that amplifies the sum; An A/D converter for A/D converting the sum and difference outputs of each stage of the amplifier; switching means for switching the D converter, and the optical device detection means detects the incident position of light based on the digital values of the sum and difference signals from the A/D converter switched by the switching means. An optical device detection device characterized in that it is configured as follows.
(2)入射した光を光電変換し、所定の抵抗層を分流す
る光電流を所定の電極より分割出力する光検出手段と、 該電極から取り出された各出力信号の和および差を演算
する演算手段と、 該演算手段により演算された和および差の比に基づいて
光の入射位置を検出する光装置検出手段とを備えた光装
置検出装置において、 前記光をビームスプリッタによって光量を変えて複数に
分割し、各分割光のそれぞれに前記光検出手段および演
算手段を設けるとともに、演算手段により演算された各
出力の和信号に基づいて該和および差に最適なゲインを
与える該演算手段を選択する選択手段と、 選択手段の出力に基づいて演算手段により演算された各
出力の和および差の信号を切り換えるとともに、少なく
とも該切換の前あるいは後の何れかで該和および差の信
号をA/D変換する切換手段とを設け、 前記光位置検出手段は、切換手段により切り換えられた
和および差の信号に基づいて光の入射位置を検出するよ
うに構成したことを特徴とする光位置検出装置。
(2) Photodetection means that photoelectrically converts incident light and divides and outputs a photocurrent that is shunted through a predetermined resistance layer from a predetermined electrode, and a calculation that calculates the sum and difference of each output signal taken out from the electrode. and an optical device detecting means for detecting the incident position of light based on the ratio of the sum and the difference calculated by the calculating means, wherein the light is divided into a plurality of light beams by changing the amount of light using a beam splitter. The light detecting means and the calculating means are provided for each divided light, and the calculating means that gives the optimum gain to the sum and the difference is selected based on the sum signal of each output calculated by the calculating means. a selection means for switching the sum and difference signals of the respective outputs calculated by the calculation means based on the output of the selection means, and at least either before or after the switching, the sum and difference signals are A/ A switching means for performing D conversion, and the optical position detection means is configured to detect the incident position of light based on the sum and difference signals switched by the switching means. .
JP6833289A 1989-03-20 1989-03-20 Optical position detecting device Pending JPH02247504A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597007B2 (en) 1999-06-09 2003-07-22 Hamamatsu Photonics K.K. Optical position detection device and distance measurement device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6597007B2 (en) 1999-06-09 2003-07-22 Hamamatsu Photonics K.K. Optical position detection device and distance measurement device

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