JPS62293787A - 変位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ、産業上の利用分野 本発明は半導体光位置検出素子を用いた変位センサに関
する。

Ｂ、従来の技術 この種の変位センサは「電子材料Ｊ　（１９８０年２月
号Ｐ１１９〜）等に開示されており、例えば第６図に示
すように構成されている。第６図において、油圧シリン
ダまたはエアシリンダ８１のピストン８２にはレーザダ
イオードや発光ダイオードによる光源８３がステー８４
を介して一体に設けられ、ピストン８２のストローク長
に相応した長さにわたってｐｉｎ型半導体光位置装出素
子８５が基板８６上に配設されている。

光ｇ８３からの光スポット８７が逆バイアスされている
光位置検出素子８５に照射されると、その位置に相応し
た光位置信号、すなわち光電流が光位置検出素子８５の
出力端子から取り出される。すなわち、第７図および第
８図に示すとおり、光位置検出素子８５の出力端子８５
ａ、８５ｂが距ｔｌｉＬだけ離間され、光スポット８７
が光位置検出素子８５上の距離Ｌ１．Ｌ、で分割された
位置にあるとすれば、光電流ｒ１．ｒ、と距離Ｌ１．Ｌ
、との間には、１、：　Ｉ、＝Ｌ、：　Ｌ□ の関係式が成り立つから、距Ｍｒ−ｘは、として表わす
ことができ、これにより、ピストン８２の位置が測定さ
れる。

なお、変位センサとしては上述した光学式の他。

摺動抵抗式、磁気式があるが機械的な連結部材に起因し
た不感帯があり精度的に問題がある。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 第６図に示した従来の光学式変位センサの測定精度は光
位置検出素子に印加する電源電圧とストローク長によっ
て一義的に定まるため、あるストローク長が与えられた
とき、測定精度に応じて電源電圧を設定すればよいが、
例えば変位センサを自動車に搭載して用いる場合、車載
バッテリの電圧は変位センサの測定精度に無関係に予め
定められているので、所望の測定精度が得られないおそ
れもある。特に、往復動シリンダを用いて操舵角を制御
する場合等、シリンダの位置を測定し、その結果により
フィードバック制御する光位置にこの種変位センサを用
いる場合、正確に零点を測定するためシリンダの中立位
置近傍の領域については特に精度よく測定する必要があ
るが、シリンダの全変位領域に対して測定可能にするた
めシリンダのストローク長に応じてセンサ長が決まるの
でバッテリ電圧による精度では中立位置近傍に対して必
要とする測定精度が得られないことがある。

本発明の目的は、部分的に高い測定精度を得る変位セン
サを提供することにある。

Ｄ１問題点を解決するための手段　　　。

本発明では、半導体光位置検出素子が、光源に対する相
対移動の全ストロークにわたる光スポット位置を検出す
る第１の光位置検出素子と、相対移動の一部分にわたる
光スポット位置を検出する第２の光位置検出素子とから
構成される。

８６作用 第１および第２の光位置検出素子に同一の電源電圧を印
加しておけば、単位移動量に対する光位置信号の変動量
は測定ストローク長の短い第２の光位置検出素子が第１
の光位置検出素子よりも大きい。このため、第２の光位
置検出素子の測定精度は第１の光位置検出素子の測定精
度よりも高い・従って、例えばシリンダの全ストローク
に沿って第１の光位置検出素子を配設し、中立位置く零
点）近傍等の所定領域に第２の光位置検出素子を設けて
おけば、所定領域についての精度が向上し、より精度の
高い制御が可能となる。

Ｆ、実施例 第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は平
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１
図の■−■線断面図である。これら各図において、ガラ
ス基板１上には、低抵抗電極２．ｎ型アモルファスシリ
コン膜３および真性アモルファスシリコン膜４が順次に
積層されている。そして、真性アモルファスシリコン膜
４上に、全長りの第１のｐ型アモルファスシリコン膜５
１と、第１のＰ型アモルファスシリコン膜５１の中央部
近傍に平行に延在し全長Ｑ（＜Ｌ）の第２のｐ型アモル
ファスシリコン膜５２とが積層され、各ｐ型アモルファ
スシリコン膜５１．５２上には光透過性の高抵抗膜６１
．６２が積層され、その上面の両端部に各一対の金属電
極５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂが積層されている。

ここで、ガラス基板１．ｎ型アモルファスシリコン膜３
．Ｘ性アモルファスシリコン膜４．第１のｐ型アモルフ
ァスシリコン膜５１．高抵抗膜６１および電極５１ａ、
５１ｂにより第１の半導体光位置検出素子１０が構成さ
れ、ガラス基板１．ｎ型アモルファスシリコン膜３．真
性アモルファスシリコン膜４．第２のｐ型アモルファス
シリコン膜５２．高抵抗膜６２および電極５２ａ、５２
ｂにより第２の半導体光位置検出素子２０が構成される
。

以上のように構成された第１および第２の光位置検出素
子１６．２０には第４図に示すように光スポットが照射
される。すなわち、発光ダイオードのような光′ｇ３１
および３２から、光位置検出素子１０’、２０上で交互
に並設された光フアイバ群３３．３４を通って光が導か
れ、線状の光スポット３７として各光位置検出素子１０
．２０上に照射されるように構成されている。ここで、
光フアイバ群３３．３４は固定部材３５により束ねられ
、その固定部材３５は図示しないシリンダ等の移動部材
に固設されている。

このように構成された変位センサでは、光フアイバ群３
３．３４から光位置検出素子１０．２０に照射された光
スポット３７を全ストロークＬだけ走査すると、第１の
光位置検出素子１０の電極５１ａ、５１ｂから得られる
光電流を電圧に変換した光位置信号はストロークＬに対
して第５図に実ｉ１ａで示すようになり、第２の光位置
検出素子２０の電極５２ａ、５２ｂから得られる光位置
信号はストロークＱに対して第５図に実線すで示すよう
になる。従って、光スポット３７の単位移動量当りの光
位置信号の変化は第２の光位置検出素子２０の方が大き
いため、第２の光位置検出素子２０からの光位置信号に
より例えばシリンダの零点調整を行えば、第１の光位置
検出素子ＩＯからの光位置信号によるよりも精度よく行
える。そして、零点調整後は第１の光位置検出素子１０
からの光位置信号により光スポット３７の位置を検出す
ればよい。

なお、第１図に示す形状の第１および第２のｐ型アモル
ファスシリコン膜５１．５２を作成するには、真性アモ
ルファスシリコン膜４上にｐ型不純物をそれぞれの形状
に拡散すればよい。このとき。

ｐ型アモルファスシリコン膜５１と５２とを相似形に形
成するのが精度上より好ましい、なお、別々に形成した
光位置検出素子１０．２０を所定の基板上に位置合せし
て設けてもよい。

以上ではアモルファスシリコンを用いたＰｉｎ型半導体
光位置装出素子について説明したが、半導体光位置検出
素子の構成はこれに限らない。また、各半導体光位置検
出素子上への光スポットの照射光位置も上記実施例に限
定されず、発光ダイオードからの光をスリットを介して
照射するようにしたり、その他のものでもよい、更に、
第１および第２の光位置検出素子の形状についても上記
実施例に限定されない、更にまた、部分的なストローク
領域の光スポット位置を測定する第２の光位置検出素子
を複数個設けてもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、測定対象の全ストローク領域でその位
置を測定する第１の光位置検出素子と、部分的なストロ
ーク領域で測定対象の位置を測定する第２の光位置検出
素子とを設けたので、光位置検出素子に印加する電源電
圧が限られていてもある特定の光スポット位置において
必要なより高い位置測定精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は平
面図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１
図の■−■線断面図、第４図は光源を含む斜視図、第５
図はストロークと光位置信号との関係を示すグラフ、第
６図は従来の変位センサの概略構成図、第７図および第
８図は半導体光位置検出素子の原理を説明する図である
。 １０：第１の光位置検出素子 ２０：第２の光位置検出素子 ３１．３２　：光源 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第６図 ８２　　印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体光位置検出素子と、その光位置検出素子上に光ス
   ポットを照射する光源とを有し、光位置検出素子と光ス
   ポットとが相対的に移動し、光スポットの照射位置に相
   応した光位置信号を光位置検出素子からとり出す変位セ
   ンサにおいて、前記半導体光位置検出素子は、相対移動
   の全ストロークにわたる光スポット位置を検出する第１
   の光位置検出素子と、相対移動の一部分にわたる光スポ
   ット位置を検出する第２の光位置検出素子と、を有する
   ことを特徴とする変位センサ。