JPH06112523A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
- Publication number
- JPH06112523A JPH06112523A JP30580792A JP30580792A JPH06112523A JP H06112523 A JPH06112523 A JP H06112523A JP 30580792 A JP30580792 A JP 30580792A JP 30580792 A JP30580792 A JP 30580792A JP H06112523 A JPH06112523 A JP H06112523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- position detecting
- photoelectric conversion
- resistors
- light
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被検出物体までの距離Xが大きいときにもこ
の被検出物体までの距離Yに対して受光面上の輝点像の
位置の変化を非線形にすることにより、被検出物体まで
の距離を精度良く判定する。 【構成】 複数個の光電変換エレメントを所定の方向に
配列し、たがいに隣接するエレメントをたがいに抵抗で
結合し、かつその光電変換エレメントの中、j(j=2
〜n−1)番目の抵抗値RjをRj>R(j−1)とし
たものである。
の被検出物体までの距離Yに対して受光面上の輝点像の
位置の変化を非線形にすることにより、被検出物体まで
の距離を精度良く判定する。 【構成】 複数個の光電変換エレメントを所定の方向に
配列し、たがいに隣接するエレメントをたがいに抵抗で
結合し、かつその光電変換エレメントの中、j(j=2
〜n−1)番目の抵抗値RjをRj>R(j−1)とし
たものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光電変換装置に関し、
たとえば距離センサや測距式光電スイッチ等の光の位置
を検出する機器に適用される。
たとえば距離センサや測距式光電スイッチ等の光の位置
を検出する機器に適用される。
【0002】
【従来の技術】光の位置を検出するものとして図1に示
すPSDすなわち光位置検出素子10が知られている。
この位置検出素子の等価回路を画くと図2のようにな
る。すなわち共通カソードとなるN層には端子Taが接
続され、そのP層の両端には2つの出力端子T1、T2
が設けられる。この光位置検出素子10のある位置に光
が入射すると、光位置検出素子10の出力端子T1、T
2から2つの電流出力I1、I2がえられ、光位置検出
素子10の有効長をLとすると、光位置検出素子10の
光の入射位置Yは次の関係式より求められる。 I1/I2=Z2/Z1 =(L/2+Y)/(L/2−Y) (1) となり、したがって電流比I1/I2が分かれば、入射
位置Yは Y=(L/2)×(I1/I2−1)/(I1/I2+1) (2) となる。図1に示す構成の出力特性は図3のように光電
流出力I1、I2が交差する。このように光位置検出素
子10は電気的に光の入射位置Yを求めることが出来る
ので広く使用されており、図4に示すように、光電スイ
ッチに適用した例がある。
すPSDすなわち光位置検出素子10が知られている。
この位置検出素子の等価回路を画くと図2のようにな
る。すなわち共通カソードとなるN層には端子Taが接
続され、そのP層の両端には2つの出力端子T1、T2
が設けられる。この光位置検出素子10のある位置に光
が入射すると、光位置検出素子10の出力端子T1、T
2から2つの電流出力I1、I2がえられ、光位置検出
素子10の有効長をLとすると、光位置検出素子10の
光の入射位置Yは次の関係式より求められる。 I1/I2=Z2/Z1 =(L/2+Y)/(L/2−Y) (1) となり、したがって電流比I1/I2が分かれば、入射
位置Yは Y=(L/2)×(I1/I2−1)/(I1/I2+1) (2) となる。図1に示す構成の出力特性は図3のように光電
流出力I1、I2が交差する。このように光位置検出素
子10は電気的に光の入射位置Yを求めることが出来る
ので広く使用されており、図4に示すように、光電スイ
ッチに適用した例がある。
【0003】すなわち図4において、光電スイッチ1は
レンズ系2、投光部3、受光部4および信号処理部5を
有している。そして投光部3から発せられた光は被検出
物体6、すなわち6A、6B上に輝点を作り、さらにこ
の被検出物体6により反射された光はレンズ系2を介し
て受光部4の受光面上に輝点像を形成する。被検出物体
6(図4の6A、6Bを代表して符号6で示す)でまで
の距離Xが変わると、すなわち被検出物体6が6A、6
Bに示す位置になると、受光面上の輝点像の位置Yが動
く。よって、受光面上の輝点像の位置Yを判定すること
により、その輝点像が被検出物体6によるものか、ある
いは光電スイッチ1から見て、この被検出物体6よりも
遠い位置にある背景7によるものかが判定できる。した
がって輝点像の位置Yを判定するために図1に示す光位
置検出素子10は受光部4の受光面上に配設される。そ
して輝点像の位置Yが所定値より大きいときに光電スイ
ッチは検出信号を発する。この方式の光電スイッチは、
受光面上の光量を検出する方式の光電スイッチと比べ、
被検出物体6表面反射率が変わっても検出距離がほとん
ど変動せず、また反射率が大きい背景7の手前にある反
射率の少ない被検出物体6の検出が安定して検出できる
等極めて優れた特徴を有する。
レンズ系2、投光部3、受光部4および信号処理部5を
有している。そして投光部3から発せられた光は被検出
物体6、すなわち6A、6B上に輝点を作り、さらにこ
の被検出物体6により反射された光はレンズ系2を介し
て受光部4の受光面上に輝点像を形成する。被検出物体
6(図4の6A、6Bを代表して符号6で示す)でまで
の距離Xが変わると、すなわち被検出物体6が6A、6
Bに示す位置になると、受光面上の輝点像の位置Yが動
く。よって、受光面上の輝点像の位置Yを判定すること
により、その輝点像が被検出物体6によるものか、ある
いは光電スイッチ1から見て、この被検出物体6よりも
遠い位置にある背景7によるものかが判定できる。した
がって輝点像の位置Yを判定するために図1に示す光位
置検出素子10は受光部4の受光面上に配設される。そ
して輝点像の位置Yが所定値より大きいときに光電スイ
ッチは検出信号を発する。この方式の光電スイッチは、
受光面上の光量を検出する方式の光電スイッチと比べ、
被検出物体6表面反射率が変わっても検出距離がほとん
ど変動せず、また反射率が大きい背景7の手前にある反
射率の少ない被検出物体6の検出が安定して検出できる
等極めて優れた特徴を有する。
【0004】被検出物体6までの距離Xと受光面上の輝
点像の位置Yとの関係は図5に示すように非線形であ
る。すなわち、被検出物体6までの距離Xが小さいとき
には被検出物体6までの距離Xに対して受光面上の輝点
像の位置Yの変化が大きいので光位置検出素子10の2
つの出力電流Ia、Ibの変化量が大きいので、受光面
上の輝点像の位置Yが精度よく演算でき被検出物体6ま
での距離Xを精度良く判定できるが、被検出物体6まで
の距離Xが大きいときにはこの被検出物体6までの距離
Xに対して受光面上の輝点像の位置Yの変化が小さいの
で光位置検出素子10の2つの出力電流Ia、Ibの変
化量が小さく、このため受光面上の輝点像の位置Yが精
度よく演算できず、被検出物体6までの距離Xが小さい
ときに比べ、被検出物体6までの距離Xを精度良く判定
できない。もっとも投光軸から受光部4までの距離を大
きくすると改善されるが、光電スイッチが大きくなる欠
点がある。また距離センサとしてリニア出力を得るばあ
い、このリニア出力と距離とをリニアライズ補正しなけ
ればならない。さらに受光面上の輝点の明るさは被検出
物体6までの距離Xが大きいとそれだけ暗くなり、いき
おいノイズの影響が大きくなり被検出物体6までの距離
Xの判定精度が落ち、光電スイッチ長距離化を図ること
が出来ない。
点像の位置Yとの関係は図5に示すように非線形であ
る。すなわち、被検出物体6までの距離Xが小さいとき
には被検出物体6までの距離Xに対して受光面上の輝点
像の位置Yの変化が大きいので光位置検出素子10の2
つの出力電流Ia、Ibの変化量が大きいので、受光面
上の輝点像の位置Yが精度よく演算でき被検出物体6ま
での距離Xを精度良く判定できるが、被検出物体6まで
の距離Xが大きいときにはこの被検出物体6までの距離
Xに対して受光面上の輝点像の位置Yの変化が小さいの
で光位置検出素子10の2つの出力電流Ia、Ibの変
化量が小さく、このため受光面上の輝点像の位置Yが精
度よく演算できず、被検出物体6までの距離Xが小さい
ときに比べ、被検出物体6までの距離Xを精度良く判定
できない。もっとも投光軸から受光部4までの距離を大
きくすると改善されるが、光電スイッチが大きくなる欠
点がある。また距離センサとしてリニア出力を得るばあ
い、このリニア出力と距離とをリニアライズ補正しなけ
ればならない。さらに受光面上の輝点の明るさは被検出
物体6までの距離Xが大きいとそれだけ暗くなり、いき
おいノイズの影響が大きくなり被検出物体6までの距離
Xの判定精度が落ち、光電スイッチ長距離化を図ること
が出来ない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は被検出物体までの距離Xが大きいときには
この被検出物体までの距離Xに対して受光面上の輝点像
の位置の変化が小さいので受光面上の輝点像の位置が精
度よく演算できず、被検出物体までの距離が小さいとき
に比べ、被検出物体までの距離を精度良く判定できない
ことである。
とする課題は被検出物体までの距離Xが大きいときには
この被検出物体までの距離Xに対して受光面上の輝点像
の位置の変化が小さいので受光面上の輝点像の位置が精
度よく演算できず、被検出物体までの距離が小さいとき
に比べ、被検出物体までの距離を精度良く判定できない
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】複数個の光電変換エレメ
ントを所定の方向に配列し、たがいに隣接するエレメン
トを抵抗によりそれぞれ結合し、かつその光電変換エレ
メントの中、所定の位置にある光電変換エレメントの抵
抗値をその前に位置する光電変換エレメントの抵抗値よ
り大きくしたもので、近距離側の光電変換エレメントか
ら見てj(j=2〜n−1)番目の抵抗値RjをRj>
R(j−1)としたものである。
ントを所定の方向に配列し、たがいに隣接するエレメン
トを抵抗によりそれぞれ結合し、かつその光電変換エレ
メントの中、所定の位置にある光電変換エレメントの抵
抗値をその前に位置する光電変換エレメントの抵抗値よ
り大きくしたもので、近距離側の光電変換エレメントか
ら見てj(j=2〜n−1)番目の抵抗値RjをRj>
R(j−1)としたものである。
【0007】
【作用】光位置検出素子の抵抗値が場所によって一定で
ないばあい、光位置検出素子上の光の入射位置が変化す
ると、抵抗値が低いの部分より抵抗値が高い部分の方が
分流比は大きく変化し、このため、入射位置識別感度が
部分的に変化する。
ないばあい、光位置検出素子上の光の入射位置が変化す
ると、抵抗値が低いの部分より抵抗値が高い部分の方が
分流比は大きく変化し、このため、入射位置識別感度が
部分的に変化する。
【0008】
【実施例】以下図によってこの発明の一実施例について
説明する。すなわち図6において、複数個、すなわちn
個(ただしn>2)の光電変換エレメントPD1、PD
2、・・・PDi、・・・PDnは一つのチップ上にお
いて、所定の方向に、かつ所定の間隔をもって配列され
る。また光変換エレメントPD1、PD2、・・・PD
i、・・・PDnの各隣接するアノード間には図7に示
すように所定の抵抗値を有する抵抗R1、R2、R3、
・・・Rn−1が接続される。そして光電変換エレメン
トの中、j(j=2〜n−1)番目の抵抗値Rjの値は
この一つ前の抵抗R(j−1)の値に比し所定の値だけ
大きく、すなわちRj>R(j−1)に設定される。ま
た最初の光電変換エレメントPD1のアノードには第1
の光電流出力端T1が、また最後の光電変換エレメント
PDnのアノードには第2の光電流出力端T2がそれぞ
れ設けられる。一方各光電変換エレメントのカソードは
端子Taに接続される。図7の回路を等価的に表すと図
8のようになる。
説明する。すなわち図6において、複数個、すなわちn
個(ただしn>2)の光電変換エレメントPD1、PD
2、・・・PDi、・・・PDnは一つのチップ上にお
いて、所定の方向に、かつ所定の間隔をもって配列され
る。また光変換エレメントPD1、PD2、・・・PD
i、・・・PDnの各隣接するアノード間には図7に示
すように所定の抵抗値を有する抵抗R1、R2、R3、
・・・Rn−1が接続される。そして光電変換エレメン
トの中、j(j=2〜n−1)番目の抵抗値Rjの値は
この一つ前の抵抗R(j−1)の値に比し所定の値だけ
大きく、すなわちRj>R(j−1)に設定される。ま
た最初の光電変換エレメントPD1のアノードには第1
の光電流出力端T1が、また最後の光電変換エレメント
PDnのアノードには第2の光電流出力端T2がそれぞ
れ設けられる。一方各光電変換エレメントのカソードは
端子Taに接続される。図7の回路を等価的に表すと図
8のようになる。
【0009】図8の回路において、i番目の光電変換エ
レメント、すなわちPDiに光が当たったばあいを考え
ると、図9の等価回路に単純化される。つまり、この図
の回路は図2に示す回路と実質的に同じため、I1、I
2の電流比から光の当たった位置Yを検出することがで
きる。
レメント、すなわちPDiに光が当たったばあいを考え
ると、図9の等価回路に単純化される。つまり、この図
の回路は図2に示す回路と実質的に同じため、I1、I
2の電流比から光の当たった位置Yを検出することがで
きる。
【0010】図6および図7に示す構成において、光電
変換エレメントPD1、PD2、・・・PDnのいずれ
かにスポット状の光が当たると、光電変換エレメントに
光電流が流れ、端子T1およびT2からI1、I2とし
て出力される。このとき光電変換エレメントの中、j
(j=2〜n−1)番目の抵抗値Rjの値はこの一つ前
の抵抗R(j−1)の値に比し所定の値だけ大きく、す
なわちRj>R(j−1)に設定されているため、図1
0に示すようにスポット光が高抵抗側に入射するにつ
れ、端子T1からの光電流I1は急激に減少し、反面端
子T2からの光電流I2は急激に増大する。
変換エレメントPD1、PD2、・・・PDnのいずれ
かにスポット状の光が当たると、光電変換エレメントに
光電流が流れ、端子T1およびT2からI1、I2とし
て出力される。このとき光電変換エレメントの中、j
(j=2〜n−1)番目の抵抗値Rjの値はこの一つ前
の抵抗R(j−1)の値に比し所定の値だけ大きく、す
なわちRj>R(j−1)に設定されているため、図1
0に示すようにスポット光が高抵抗側に入射するにつ
れ、端子T1からの光電流I1は急激に減少し、反面端
子T2からの光電流I2は急激に増大する。
【0011】図11の回路において、第2番目の光電変
換エレメントPD2からn−1番目の光電変換エレメン
トPD(n−1)のカソードにはそれぞれ等しい値の抵
抗r1、r2、・・・rnの一端が接続され、その他端
は最後の光電変換エレメントPDnのカソードに接続さ
れる。
換エレメントPD2からn−1番目の光電変換エレメン
トPD(n−1)のカソードにはそれぞれ等しい値の抵
抗r1、r2、・・・rnの一端が接続され、その他端
は最後の光電変換エレメントPDnのカソードに接続さ
れる。
【0012】なお、光電変換エレメントPD1、PD
2、・・・PDnに接続された抵抗R1、R2、R3、
・・・R(n−1)は近距離側から遠距離側に向かって
順に均一の割合で増大する必要はなく、光位置検出素子
の所定の範囲、たとえば第5番目の光電変換エレメント
PD5から最後の光電変換エレメントPDnまでの間に
接続される抵抗に適用される。
2、・・・PDnに接続された抵抗R1、R2、R3、
・・・R(n−1)は近距離側から遠距離側に向かって
順に均一の割合で増大する必要はなく、光位置検出素子
の所定の範囲、たとえば第5番目の光電変換エレメント
PD5から最後の光電変換エレメントPDnまでの間に
接続される抵抗に適用される。
【0013】
【発明の効果】この発明は上述のように、複数個の光電
変換エレメントを所定の方向に配列し、たがいに隣接す
るエレメントを抵抗によってそれぞれ結合し、かつその
光電変換エレメントの中、j(j=2〜n−1)番目の
抵抗値RjをRj>R(j−1)にしているので、位置
検出特性は非線形にすることができ、したがって位置検
出感度は光の入射位置によって変化するため、三角測距
に用いるばあいには遠距離側の感度が上がり、出力信号
のリニアライズ補正を実現することも可能となる。さら
に同一チップ上に回路を集積することができ、しかもこ
の集積化によってS/N比が向上する利点がある。
変換エレメントを所定の方向に配列し、たがいに隣接す
るエレメントを抵抗によってそれぞれ結合し、かつその
光電変換エレメントの中、j(j=2〜n−1)番目の
抵抗値RjをRj>R(j−1)にしているので、位置
検出特性は非線形にすることができ、したがって位置検
出感度は光の入射位置によって変化するため、三角測距
に用いるばあいには遠距離側の感度が上がり、出力信号
のリニアライズ補正を実現することも可能となる。さら
に同一チップ上に回路を集積することができ、しかもこ
の集積化によってS/N比が向上する利点がある。
【図1】光位置検出素子の原理を示す縦断面図である。
【図2】図1における等価回路である。
【図3】図1における出力特性図である。
【図4】光位置検出素子を適用した反射形光電スイッチ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図5】図4における反射形光電スイッチの出力特性図
である。
である。
【図6】この発明における光電変換装置の光電変換エレ
メントの配列状態を示す構成図である。
メントの配列状態を示す構成図である。
【図7】この発明における光電変換装置の光位置検出素
子の回路図である。
子の回路図である。
【図8】図7における動作説明用の等価回路図である。
【図9】図7の一部を取り出して示す動作説明用の等価
回路図である。
回路図である。
【図10】この発明における光電変換装置の光電変換エ
レメントの出力特性図である。
レメントの出力特性図である。
【図11】この発明における光電変換装置の光位置検出
素子の他の実施例を示す回路図である。
素子の他の実施例を示す回路図である。
1 光電スイッチ 2 レンズ系 3 投光部 4 受光部 5 信号処理部 6 被検出物体 7 背景 10 光位置検出素子 11 入射スポット PD1、PD2、PD3、・・・PDn 光電変換エレ
メント r 抵抗 Ta 端子 T1 端子 T2 端子 I1、I2、I3、・・・Ii・・・In 電流源
メント r 抵抗 Ta 端子 T1 端子 T2 端子 I1、I2、I3、・・・Ii・・・In 電流源
Claims (1)
- 【請求項1】 複数個の光電変換エレメントを所定の方
向に配列し、たがいに隣接するエレメントを抵抗によっ
てそれぞれ結合して光位置検出素子を構成し、かつこの
光位置検出素子に光電流出力端を設け、さらに上記光位
置検出素子の中、j(j=2〜n−1)番目の抵抗の値
RjがRj>R(j−1)である光電変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30580792A JPH06112523A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30580792A JPH06112523A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06112523A true JPH06112523A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17949604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30580792A Pending JPH06112523A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06112523A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007063893A1 (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Kabushiki Kaisha Topcon | レベルセンサ |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP30580792A patent/JPH06112523A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007063893A1 (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Kabushiki Kaisha Topcon | レベルセンサ |
EP1956340A1 (en) * | 2005-11-29 | 2008-08-13 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Level sensor |
EP1956340A4 (en) * | 2005-11-29 | 2011-09-28 | Topcon Corp | LEVEL SENSOR |
US8044335B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-10-25 | Kabushiki Kaisha Topcon | Level sensor implemented with a plurality of light receiving elements |
JP5096925B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-12-12 | 株式会社トプコン | レベルセンサ |
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