JPS6319884A - Light position detecting device - Google Patents

Light position detecting device

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Publication number
JPS6319884A
JPS6319884A JP61164900A JP16490086A JPS6319884A JP S6319884 A JPS6319884 A JP S6319884A JP 61164900 A JP61164900 A JP 61164900A JP 16490086 A JP16490086 A JP 16490086A JP S6319884 A JPS6319884 A JP S6319884A
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JP
Japan
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position detection
optical position
light
sum
light source
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Application number
JP61164900A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikiya Shinohara
幹弥 篠原
Kazuhiko Shinohara
和彦 篠原
Mitsugi Yamanaka
貢 山中
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02024Position sensitive and lateral effect photodetectors; Quadrant photodiodes

Abstract

PURPOSE:To correctly detect a light position by a method wherein light position signals to indicate the position in the X direction and light position signals to indicate the position in the Y direction are so contrived as not to interfere with each other, and at the same time, the amount of light is controlled in such a way that the sum total of the light position signals in the X direction or the Y direction becomes constant. CONSTITUTION:Photocurrents IX+, IX-, IY+ and IY- which are outputted from each electrode 9-1, 9-2, 3-1 and 3-2 of a light position detecting element 1 are each converted into voltages V1-V4 by operational amplifiers 11a-11d for current-voltage conversion corresponding to the electrodes. The output voltage V1 of the operational amplifier 11a and the output voltage V2 of the operational amplifier 11b are inputted to a light source driving circuit 20 and these voltages V1 and V2 are added to the inversion input terminals of an operational amplifier 22 of the driving circuit 20 and added. Driving current ID which is outputted from the output terminal by this operational amplifier 22 is controlled so as to prevent the fluctuation at the time the sum of the voltages V1 and V2 fluctuates, that is, at the time the sum of the photocurrent IX+ and the photocurrent IX- fluctuates.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、入射光の位置に応じた光位置信号すなわち光
電流を出力する光位置検出素子を有し位置センサあるい
は加速度センサ等として用いられる光位置検出装置に関
する。
Detailed Description of the Invention A. Industrial Field of Application The present invention has an optical position detection element that outputs an optical position signal, that is, a photocurrent, according to the position of incident light, and is used as a position sensor, an acceleration sensor, etc. The present invention relates to an optical position detection device.

B、従来の技術 この種光位置検出装置に用いられる光位置検出素子は、
例えば第6図および第7図に示すように供給される。す
なわち、光位置検出素子は、ガラス基板41と、低抵抗
電極膜(裏面電極)42と、n型アモルファスシリコン
膜43と、真性アモルファスシリコン膜44と、p型ア
モルファスシリコン膜45と、光透過性の高抵抗膜46
と。
B. Prior art The optical position detection element used in this type of optical position detection device is as follows:
For example, they are supplied as shown in FIGS. 6 and 7. That is, the optical position detection element includes a glass substrate 41, a low resistance electrode film (back electrode) 42, an n-type amorphous silicon film 43, an intrinsic amorphous silicon film 44, a p-type amorphous silicon film 45, and a light-transmitting High resistance film 46
and.

低抵抗の金属電極(対向電極)47a、47bとから成
る。
It consists of low resistance metal electrodes (counter electrodes) 47a and 47b.

今、電極42が正、電極47a、47bが負となるよう
に電圧を印加し、高抵抗膜46側から、光位置検出素子
の面積より十分に小さい面積の光ビームAを高抵抗膜4
6上の位置Bに照射すると、高抵抗膜46の下層膜43
〜45がフォトダイオードを供給しているため、光ビー
ムAが照射された部分のみ光位置信号すなわち光電施工
。が流れる。この光電流I0は、電極42からアモルフ
ァスシリコン膜43.44および45を通り、高抵抗膜
46で分割されて、電流IA、IBとして各電極47a
および47bにそれぞれ流れ込む。ここで、高抵抗膜4
6が均一に形成されているとすれば、光ビームAの照射
位置Bから電極47aおよび47bまでの距離XAおよ
びX日とその間の抵抗値RA、RBとは比例するから、
電流IAおよびIBと距#X A J X sとの間に
は、 として求めることができる。
Now, a voltage is applied so that the electrode 42 is positive and the electrodes 47a and 47b are negative, and a light beam A having an area sufficiently smaller than the area of the optical position detection element is applied to the high resistance film 46 from the high resistance film 46 side.
6, the lower layer film 43 of the high resistance film 46
Since 45 supplies a photodiode, only the area irradiated with the light beam A receives an optical position signal, that is, photoelectric construction. flows. This photocurrent I0 passes through the amorphous silicon films 43, 44 and 45 from the electrode 42, is divided by the high resistance film 46, and is distributed to each electrode 47a as currents IA and IB.
and 47b, respectively. Here, the high resistance film 4
6 is formed uniformly, the distances XA and X days from the irradiation position B of the light beam A to the electrodes 47a and 47b are proportional to the resistance values RA and RB therebetween.
The distance between the currents IA and IB and the distance #XAJXs can be determined as follows.

第6図および第7図に示した一次元光位置検出素子の原
理に基づいて第8図のような二次元光位置検出素子10
0を得ることができる。この二次元光位置検出素子10
0は、一方の面にそれぞれ配置された2次元位置(X方
向、Y方向)検出用の4つの対向電極101−1,10
1−2,101−3,1ot−4(第6図の全屈電極4
7a、47 bに相当する)を有している。そして、こ
の光位置検出素子100は第9図に示すように光位置検
出回路50と接続される。ここで4この光位置検出素子
100と、検出回路50と、光源60と、その駆動回路
70とにより光位置検出装置を供給する。
A two-dimensional optical position detecting element 10 as shown in FIG. 8 is based on the principle of the one-dimensional optical position detecting element shown in FIGS. 6 and 7.
You can get 0. This two-dimensional optical position detection element 10
0 is four opposing electrodes 101-1, 10 for detecting two-dimensional positions (X direction, Y direction), respectively arranged on one surface.
1-2, 101-3, 1ot-4 (total bending electrode 4 in Fig. 6)
7a, 47b). This optical position detection element 100 is connected to an optical position detection circuit 50 as shown in FIG. Here, the four optical position detection elements 100, the detection circuit 50, the light source 60, and the driving circuit 70 provide an optical position detection device.

第9図において、裏面電極102(第6図の電極42に
相当する)に直流電源103が接続され、光位置検出素
子100には直に電源103によって逆バイアス電圧が
印加され、これにより、光位置検出素子100のある位
置に光が入射すると、4つの対向電極101−1,10
1−2,101−3,101−4には光の入射位置に応
じた光電流I x+、I X−、I Yす、Iy−がそ
れぞれ流れる。この光′7rL流Ix十〜Iy−に基づ
いて光位置検出素子too 、hの光照射位置のX方向
およびY方向の座標X o 、 Y oが光位置検出回
路50によって求められる。
In FIG. 9, a DC power supply 103 is connected to the back electrode 102 (corresponding to the electrode 42 in FIG. 6), and a reverse bias voltage is directly applied to the optical position detection element 100 by the power supply 103, thereby causing the When light enters a certain position of the position detection element 100, the four opposing electrodes 101-1, 10
1-2, 101-3, and 101-4, photocurrents I x+, I The optical position detection circuit 50 determines the X-direction and Y-direction coordinates X o and Y o of the light irradiation position of the optical position detection elements too and h based on this light '7rL flow Ix0 to Iy-.

すなわち、光電流I x+、I x−、I Y+、I 
Y−はそれぞれ、オペアンプ51−1 、51−2 、
51−3 、51−4によって電流−電圧変換されて光
電流値に対応した電圧値v、、v2’、v3 、v4に
変換される。それらの電圧V、〜■4はオペアンプ72
0反転入力端子に入力され電圧V、−V4の和がとられ
その和が常に一定となるようにオペアンプ72が駆動電
流IDを出力する。すなわち、和が小さくなると駆動電
流IDが大きく、和が大きくなると駆動電流Ioが小さ
くなる。
That is, the photocurrents I x+, I x-, I Y+, I
Y- are operational amplifiers 51-1, 51-2,
51-3 and 51-4 perform current-voltage conversion into voltage values v, v2', v3, and v4 corresponding to the photocurrent values. Those voltages V, ~■4 are operational amplifier 72
The sum of the voltages V and -V4 input to the 0 inverting input terminal is calculated, and the operational amplifier 72 outputs a drive current ID so that the sum is always constant. That is, the smaller the sum, the larger the drive current ID, and the larger the sum, the smaller the drive current Io.

そしてオペアンプ52−1は、出力電圧v1と■2との
減算を行いV、−V2を出力し、これによって光位置検
出素子100に入射した光のX方向の位置XOが X o =α(II  I2)       ・・・(
2)として求まる。ここでαは比例定数である。
Then, the operational amplifier 52-1 subtracts the output voltage v1 and ■2 and outputs V, -V2, whereby the position XO of the light incident on the optical position detection element 100 in the X direction becomes X o = α (II I2) ...(
2). Here α is a proportionality constant.

また、オペアンプ52−2は、出力電圧■3と■4との
減算を行いV3−v4を出力し、これによって光位置検
出素子100に入射した光のY方向の位置Y0が Yo=α(I3−In)       ・・・(3)と
して求まる。なお、本明細書においては、光電施工1〜
■4およびそれに関連した電圧値VI〜■4をそれぞれ
光位置信号と呼ぶ。
Furthermore, the operational amplifier 52-2 subtracts the output voltages ■3 and ■4 and outputs V3-v4, whereby the position Y0 of the light incident on the optical position detection element 100 in the Y direction is determined as Yo=α(I3 -In) ... can be found as (3). In addition, in this specification, photoelectric construction 1 to
(14) and the voltage values VI to (4) related thereto are respectively referred to as optical position signals.

C9発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来の2次元光位置検出素子は第8
図に示すように、X方向の電流Ix+。
C9 Problems to be Solved by the Invention However, this conventional two-dimensional optical position detection element
As shown in the figure, the current Ix+ in the X direction.

Ix−を検出する電極101−1,101−2と、Y方
向の電流IY+、IY−を検出する電極101−3,1
01−4 とが同一平面上にあるため、光スポットの位
置座標X、Yの両方が例えば光電流Ix−に影響を及ぼ
す。すなわち、各光電流I x+、I x−、I Y+
Electrodes 101-1, 101-2 for detecting Ix- and electrodes 101-3, 1 for detecting Y-direction currents IY+, IY-
01-4 are on the same plane, both the position coordinates X and Y of the light spot affect, for example, the photocurrent Ix-. That is, each photocurrent I x+, I x-, I Y+
.

IY−は、電気通信学会、技術研究報告第159号(1
984年)第95〜102頁に記載されているように、
光電流I x+、I x−、I Y+、I Y−の総和
をIsとおくと、 5inh[(2n−1)  π] ・・・(4) 但し、x、yは光スポットの座標。
IY- is published by the Institute of Electrical Communication Engineers, Technical Research Report No. 159 (1
984), pages 95-102,
Letting Is be the sum of photocurrents I x+, I x-, I Y+, and I Y-, then 5 inh [(2n-1) π] (4) where x and y are the coordinates of the light spot.

Lは電極間距離 と表わされる。従って、第10図のように光位置検出素
子上の光スポットを格子状に走査して第9図に示す回路
にて前述した(4)式に基づき光位置を検出すると、得
られる信号は第11図に示す光位置検出特性の如く歪ん
でしまう。換言すると、2次元光位置検出素子に片面’
it極型のものを用いる場合には、片面電極型の電極配
置に起因する先位δと検出光電流との間の非線型な関係
によって光位置を正確に検出することができないという
問語があった。
L is expressed as the distance between electrodes. Therefore, when the optical spot on the optical position detection element is scanned in a grid pattern as shown in FIG. 10 and the optical position is detected based on the above-mentioned equation (4) using the circuit shown in FIG. The optical position detection characteristics shown in FIG. 11 are distorted. In other words, the two-dimensional optical position detection element has one side.
When using an IT pole type, there is a problem that the optical position cannot be detected accurately due to the nonlinear relationship between the leading δ and the detected photocurrent due to the single-sided electrode arrangement. there were.

本発明の目的は、X方向の位置を表わす光位置信号とY
方向の位置を表わす光位置信号とが互いに干渉しないよ
うにするとともに、X方向またはY方向の光位置信号の
総和が一定となるよう光量を制御することにより上述し
た問題点を解決した光位置検出装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an optical position signal representing the position in the X direction and a
Optical position detection that solves the above-mentioned problems by preventing the optical position signals representing the position in the directions from interfering with each other and controlling the amount of light so that the sum of the optical position signals in the X or Y direction is constant. The goal is to provide equipment.

D0問題点を解決するための手段 本発明は、光源と、その光源へ駆動電流を供給する駆動
回路と、光源からの光ビームが照射されその照射位置に
応じた光位置信号を2以上の出力端子から出力する光位
置検出素子とを具備した光位置検出装置において、光位
置検出素子の出力端子は、第1の面上で互いに対向する
一対のX方向の位置検出用出力端子と、第1の面とは異
った第2の面上で互いに対向する一対のY方向の位置検
出用出力端子とを有し、光源の駆動回路は、X方向また
はY方向の位置検出用出力端子から供給される装置信号
の総和をとりその総和が常時一定となるように駆動電流
を制御するように供給される。
Means for Solving the D0 Problem The present invention includes a light source, a drive circuit that supplies a drive current to the light source, and a light beam emitted from the light source that outputs two or more light position signals corresponding to the irradiation position. In an optical position detection device including an optical position detection element that outputs output from a terminal, the output terminal of the optical position detection element has a pair of X-direction position detection output terminals facing each other on a first surface, and a first and a pair of Y-direction position detection output terminals facing each other on a second surface different from the second surface, and the light source drive circuit is supplied from the X-direction or Y-direction position detection output terminal The drive current is supplied to control the drive current so that the total sum of the device signals is always constant.

80作用 駆動電流により光源が発光すると光ビームが光位置検出
素子に向けて射出される。光位置検出素子は、入射光の
位置に応じた比率で各出力端子からX方向およびY方向
の光位置信号を出力する。
When the light source emits light due to the 80 action drive current, a light beam is emitted toward the optical position detection element. The optical position detection element outputs optical position signals in the X direction and the Y direction from each output terminal at a ratio according to the position of the incident light.

この場合、X方向およびY方向の位置検出用出力端子は
互いに異なった面上にあるので、各出力端子から供給さ
れる装置信号同士の干渉が防止される。そして、X方向
またはY方向の位置検出用出力端子から供給される装置
信号は駆動回路においてその総和がとられ駆動電流とし
て出力されて光源へ供給される。そしてその駆動電流は
、X方向またはY方向の光位置信号の総和が常にある一
定の値となるように制御される。また、光位置検出素子
の各出力端子からの光位置信号に基づいて少なくとも光
ビームの入射位置が演算される。
In this case, since the output terminals for position detection in the X direction and the Y direction are on different planes, interference between device signals supplied from each output terminal is prevented. The device signals supplied from the X-direction or Y-direction position detection output terminals are summed in the drive circuit, output as a drive current, and supplied to the light source. The drive current is controlled so that the sum of the optical position signals in the X direction or the Y direction always becomes a certain constant value. Furthermore, at least the incident position of the light beam is calculated based on the optical position signals from each output terminal of the optical position detection element.

光位置検出装置を゛加速度センサとして用いるときは、
順次に演算された光ビームの入射位置に基づいて加速度
が求められる。
When using the optical position detection device as an acceleration sensor,
Acceleration is determined based on the sequentially calculated incident positions of the light beams.

F、実施例 以下、本発明の一実施例を第1図乃至第4図に基づいて
説明する。
F. Example Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4.

この実施例装置の光位置検出素子1は、第1図に示すよ
うな両面電極型のものであり、異なる対の電極を異なる
平面上に設けたものである。すなわちフォトセンサの機
能をもつ半導体(図示せず)の上面には、X方向の電流
Ix+、Ix−をそれぞれ検出する一対のX方向の位置
検出用出力端子(以下、電極)9−1および9−2が互
いに対向して配設され、下面には、Y方向の電流Iy+
The optical position detection element 1 of this embodiment device is of a double-sided electrode type as shown in FIG. 1, and different pairs of electrodes are provided on different planes. That is, on the upper surface of a semiconductor (not shown) having a photosensor function, there are a pair of X-direction position detection output terminals (hereinafter referred to as electrodes) 9-1 and 9 for detecting X-direction currents Ix+ and Ix-, respectively. -2 are arranged facing each other, and the lower surface has a current Iy+ in the Y direction.
.

IY−をそれぞれ検出する一対のY方向の位置検出用出
力端子(以下、電極)3−1および3゛−2が互いに対
向してかつ電極9−1.9−2とW交方向に配設されて
いる。
A pair of Y-direction position detection output terminals (hereinafter referred to as electrodes) 3-1 and 3'-2 for detecting IY-, respectively, are arranged opposite to each other and in the W-intersecting direction with electrodes 9-1 and 9-2. has been done.

第2図および第3図に示すように、光位衡検出素子1は
、ガラス基板2と、金−クロム合金(A u−Cr合金
)からなる低抵抗の下部電極3−1.3−2と、醸化イ
ンジウムスズ(ITO)からなる下部分割抵抗1514
と、n型アモルファスシリコンからなるn5!半導体膜
5と、真性アモルファスシリオンからなる真性半導体膜
6と、fa化インジウムスス゛(ITO)からなる上部
分割抵抗膜8と、金−クロム合金(Au−Cr合金)か
らなる低抵抗の上部電極9−1.9−2とが順次に積層
されて供給されている。ここでn型半導体1815と真
性半導体膜6とはシ、I−/トキーバリア型ダイオード
構造を形成している。また、下部電極3−1.3−2は
光ビームのY方向位置を検出するためのもであり上部電
極9−1゜9−2は光ビームのX方向位置を検出するた
めのものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical alignment detection element 1 includes a glass substrate 2 and a low-resistance lower electrode 3-1, 3-2 made of a gold-chromium alloy (Au-Cr alloy). and a lower divided resistor 1514 made of indium tin (ITO).
And n5 made of n-type amorphous silicon! A semiconductor film 5, an intrinsic semiconductor film 6 made of intrinsic amorphous silicon, an upper divided resistance film 8 made of fa-fa indium tin (ITO), and a low-resistance upper electrode 9 made of gold-chromium alloy (Au-Cr alloy). -1,9-2 are sequentially stacked and supplied. Here, the n-type semiconductor 1815 and the intrinsic semiconductor film 6 form a diode structure of the I-/toky barrier type. Further, the lower electrodes 3-1, 3-2 are for detecting the position of the light beam in the Y direction, and the upper electrodes 9-1 and 9-2 are for detecting the position of the light beam in the X direction. .

この光位置検出素子lにおいて、上部電極9−1.9−
2に対して正となるよう下部電極3−1.3−2に電圧
を印加し、上部分割抵抗膜8側から光位置検出素子lの
面積より十分に小さい面積の光ビームを上部分割抵抗膜
8上の位置(Xo、Yo)に照射すると、照射された位
置部分の真性半導体F16中に電子−正孔対が形成され
、?ft子はn型半導体FI5を介して下部分割抵抗膜
4に流れ、正孔は上部分割抵抗膜8に移動して光電施工
0が流れる。この光電流I0は、下部分割抵抗膜4で分
割され、また上部分割抵抗膜8で同様に分割されて、下
部電極3−1および上部電極9−1からそれぞれY方向
、X方向の光位置信号(光電流)!!+、Ix十が出力
され、また下部電極3−2および上部電極9−2からそ
れぞれX方向、Y方向の光位置信号(光電流)Iy−。
In this optical position detection element l, the upper electrode 9-1.9-
A voltage is applied to the lower electrode 3-1, 3-2 so as to be positive with respect to 2, and a light beam having an area sufficiently smaller than the area of the optical position detection element l is transmitted from the upper divided resistive film 8 side to the upper divided resistive film. When the position (Xo, Yo) on 8 is irradiated, electron-hole pairs are formed in the intrinsic semiconductor F16 at the irradiated position, and ? The ft electrons flow to the lower divided resistive film 4 via the n-type semiconductor FI5, and the holes move to the upper divided resistive film 8, and the photoelectric process 0 flows. This photocurrent I0 is divided by the lower divided resistive film 4 and similarly divided by the upper divided resistive film 8, and optical position signals are sent from the lower electrode 3-1 and the upper electrode 9-1 in the Y direction and the X direction, respectively. (Photocurrent)! ! +, Ix+ are output, and optical position signals (photocurrent) Iy- in the X and Y directions are output from the lower electrode 3-2 and the upper electrode 9-2, respectively.

Ix−が出力される。Ix- is output.

また、第4図にこの実施例装置の光位置検出回路10お
よび光源駆動回路20を示す、第4図において、光位置
検出素子lのX方向の電極9−1.9−2が電流電圧変
換用のオペアンプlla、llbに接続され、Y方向の
電極3−1.3−2が電流電圧変換用のオペアンプtl
c、lldにそれぞれ接続されている。オペアンプll
b、lidの出力端子はそれぞれ、抵抗値2R1の抵抗
12aを介してオペアンプ13a、13bの非反転入力
端子に接続されている。またオペアンプlla。
Further, FIG. 4 shows the optical position detection circuit 10 and the light source drive circuit 20 of this embodiment device. In FIG. 4, the electrodes 9-1 and 9-2 in the X direction of the optical position detection element The electrodes 3-1 and 3-2 in the Y direction are connected to operational amplifiers lla and llb for current-voltage conversion.
c and lld, respectively. operational amplifier ll
The output terminals of b and lid are respectively connected to non-inverting input terminals of operational amplifiers 13a and 13b via a resistor 12a having a resistance value of 2R1. Also operational amplifier lla.

11cの出力端子はそれぞれ、抵抗値R1の抵抗12b
を介してオペアンプ13a、13bの反転入力端子に接
続されている。オペアンプ13a、13bの反転入力端
子はまた。所定の電源電圧+Vccが供給されている可
変抵抗14a、14bと抵抗12bを介して接続され1
反転入力端子の電位を零点調整することができる。オペ
アンプ13a 、 13bは非反転入力端子に加わる電
圧と反転入力端子に加わる電圧との差を求める減算器で
あり、オペアンプ13aによってX方向の光電流Ix+
、Ix−の差Gxが求まり、オペアンプ13bによって
Y方向の光電iIy◆、Iマーの差Gマが求まるように
なっている。
Each output terminal of 11c is connected to a resistor 12b with a resistance value R1.
It is connected to the inverting input terminals of operational amplifiers 13a and 13b via. The inverting input terminals of the operational amplifiers 13a and 13b are also connected. 1 is connected via a resistor 12b to variable resistors 14a and 14b to which a predetermined power supply voltage +Vcc is supplied.
The potential of the inverting input terminal can be adjusted to zero. The operational amplifiers 13a and 13b are subtracters that calculate the difference between the voltage applied to the non-inverting input terminal and the voltage applied to the inverting input terminal.
, Ix- is determined, and the operational amplifier 13b determines the difference G between the photoelectric currents iIy♦ and Imer in the Y direction.

X方向の光電流Ix◆、Ix−をそれぞれ電圧v、、v
2に変換するオペアンプLla、llbの出力端子は、
抵抗21a、21bを介して駆動回路20のオペアンプ
22の反転入力端子にも接続されている。これによって
、オペアンプ22の反転入力端子には光電流Ix◆、I
x−に対応した電圧V1 、V2が加算されて加わる。
The photocurrents Ix◆, Ix− in the X direction are expressed as voltages v, , v, respectively.
The output terminals of the operational amplifiers Lla and llb that convert into
It is also connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 22 of the drive circuit 20 via resistors 21a and 21b. As a result, the photocurrents Ix◆, I
The voltages V1 and V2 corresponding to x- are added together.

オペアンプ22は1反転入力端子に加わる加算された電
圧が変動するときに、この変動を阻止するように光源2
5の光量をフィードバックして補償するものであり、オ
ペアンプ22の出力端子が抵抗23を介して光源25に
接続され、オペアンプ22によって補償された駆動電流
Ioによって光源25の光量が制御される。
The operational amplifier 22 is arranged so that the light source 2
The output terminal of the operational amplifier 22 is connected to the light source 25 via the resistor 23, and the light amount of the light source 25 is controlled by the drive current Io compensated by the operational amplifier 22.

このように供給された光位置検出装置においては1次の
ようにして光源25の駆動電流■0を制御するとともに
、光位置検出素子1上の光位置を検出する。
In the optical position detection device supplied in this way, the driving current 0 of the light source 25 is controlled in a first-order manner, and the optical position on the optical position detection element 1 is detected.

光位置検出素子lの各電極9−1 、9−2 。Each electrode 9-1, 9-2 of the optical position detection element l.

3−1.3−2から出力される光電fQIx◆。3-1. Photoelectric fQIx◆ output from 3-2.

Ix−、Iマ◆、IY−は対応した電流電圧変換用のオ
ペアンプlla、11b、llc、lldでそれぞれ電
圧vI  + v2 * v3 +v4に変換される。
Ix-, Ima♦, and IY- are converted into voltages vI + v2 * v3 + v4 by corresponding operational amplifiers lla, 11b, llc, and lld for current-voltage conversion, respectively.

これらの電圧vI〜v4は各々減算器としてのオペアン
プ13a、13bの非反転入力端子1反転入刃端子に入
力し、オペアンプ13a、13bの出力端子からそれぞ
れ メ=β(Ix+−Ix−)      ・・・(5)ま
=β(I y+ −I y−)      ・・・(6
)の光位置信号Gx、Gyが出力される。ここでX +
 >は光ビームの位置座標であり、βはオペアンプll
a、llb、llc、1id(7)電流電圧変換の際に
定まる適当な定数である。
These voltages vI to v4 are input to the non-inverting input terminal 1 of the operational amplifiers 13a and 13b as subtracters, respectively, and are outputted from the output terminals of the operational amplifiers 13a and 13b as me=β(Ix+-Ix-).・(5) Ma=β(I y+ −I y−) ・・・(6
) optical position signals Gx, Gy are output. Here X +
> is the position coordinate of the light beam, β is the operational amplifier ll
a, llb, llc, 1id (7) are appropriate constants determined during current-voltage conversion.

また、第4図の駆動回路20にはオペアンプ11aの出
力V1とオペアンプllbの出力電圧■2とが入力して
おり、これらの電圧■1  + V2は駆動回路20の
オペアンプ22のメ反転入力端子に加算されて加わる。
Further, the output V1 of the operational amplifier 11a and the output voltage ■2 of the operational amplifier llb are input to the drive circuit 20 in FIG. It is added to and added to.

このオペアンプ22によってその出力端子から出力され
る駆動電流I。
A drive current I is output by this operational amplifier 22 from its output terminal.

は、電圧vLとV2どの和が変動したときに、すなわち
光電流Ix+と光電流1. x−との和が変動したとき
に、その変動を阻止するように制御される。従って、光
電流Ix+、Ix−が減少しその和が小さくなると、駆
動電流Inを増加させて光源25の光量を増加させ、光
電流Ix+、Ix−が増加しその和が大きくなると、駆
動電流Ioを減少させて光源25の光量を減少させ、光
電流Ix+。
When the sum of the voltages vL and V2 changes, that is, the photocurrent Ix+ and the photocurrent 1. When the sum with x- fluctuates, it is controlled to prevent that fluctuation. Therefore, when the photocurrents Ix+ and Ix- decrease and their sum becomes smaller, the drive current In is increased to increase the amount of light from the light source 25, and when the photocurrents Ix+ and Ix- increase and their sum becomes larger, the drive current Io The amount of light from the light source 25 is reduced by decreasing the photocurrent Ix+.

Ix−の増加分を補償するようにする。これによって光
電流Ix+とIx−との和は常に一定となるように制御
される。
The increase in Ix- is compensated for. Thereby, the sum of photocurrents Ix+ and Ix- is controlled to always be constant.

以上のように、本実施例では、両面電極型の光位置検出
素子1を用いることによって、X方向の電流Ix+、I
x−とY方向ノI Y+、I Y−との干渉を阻止して
いるので、駆動回路20では、X方向の光電流Ix+、
Ix−あるいはY方向の光電流I y+、I y−のい
ずれか一方の総和が一定となるように光源25の光量を
制御するだけで良く、この場合に他方の光電流の総和も
一方の光電流による光制御によって一定となる。
As described above, in this embodiment, by using the double-sided electrode type optical position detection element 1, the X-direction currents Ix+, I
Since interference between x- and Y-direction I Y+, I Y- is prevented, the drive circuit 20 reduces
It is only necessary to control the light intensity of the light source 25 so that the sum of either the Ix- or Y-direction photocurrents I y+ and I y- is constant, and in this case, the sum of the other photocurrents is also the same as that of one light. It becomes constant due to optical control using electric current.

なお、上述した位置検出装置を用いて供給した加速度セ
ンサの一例を第5図を参照して説明する。
An example of an acceleration sensor supplied using the above-mentioned position detection device will be explained with reference to FIG. 5.

この加速度センサは、ケース91と、ケース91の天板
91aに設けられた発光ダイオード(LED)等の光源
92と、光源92から出射される光を底板91b近傍ま
で導くライトガイド93と、ケース91の底板91bに
配設されライトガイド93から射出される光ビームの位
置に応じた光位置信号を得る上述した供給の光位置検出
素子94と、ライトガイド93の自由端に取付けられた
重り95と、ライトガイド93の振動を減衰させるため
にケース91内に充填されるシリコンオイル等の粘性液
体96とを有する。97は駆動回路20に接続され駆動
電流IDを光源92へ給電するリード、98は光位置検
出素子94のX方向およびY方向の電極9−1 、9−
2 。
This acceleration sensor includes a case 91, a light source 92 such as a light emitting diode (LED) provided on the top plate 91a of the case 91, a light guide 93 that guides light emitted from the light source 92 to the vicinity of the bottom plate 91b, and a light guide 93 that guides the light emitted from the light source 92 to the vicinity of the bottom plate 91b. The above-mentioned supplied optical position detection element 94 is arranged on the bottom plate 91b of the light guide 93 and obtains an optical position signal according to the position of the light beam emitted from the light guide 93, and the weight 95 is attached to the free end of the light guide 93. , and a viscous liquid 96 such as silicone oil filled in the case 91 to damp vibrations of the light guide 93. 97 is a lead connected to the drive circuit 20 and supplies the drive current ID to the light source 92; 98 is the electrode in the X direction and the Y direction of the optical position detection element 94; 9-1, 9-
2.

3−1.3−2からの出力を光位置検出回路10へ導く
リード、99はシール用パツキンである。
3-1. A lead 99 leads the output from 3-2 to the optical position detection circuit 10, and is a sealing gasket.

そして、加速度演算回路90が光位置検出回路10に後
続している。
An acceleration calculation circuit 90 follows the optical position detection circuit 10.

このような各要素から成る加速度センサにおいでは、ラ
イトガイド93内に導かれた光$j92の光はライトガ
イド93の先端から光ビームとして光位置検出素子94
に向けて出射される。そして、光位置検出素子94は、
照射される光ビームの位置に応じた光電流Ix÷、I 
X−、I Y◆、I y−をリード98から出力する。
In an acceleration sensor composed of such elements, the light $j92 guided into the light guide 93 is transmitted as a light beam from the tip of the light guide 93 to the optical position detection element 94.
It is emitted towards. The optical position detection element 94 is
Photocurrent Ix÷,I according to the position of the irradiated light beam
X-, I Y♦, and I y- are output from the lead 98.

この信号を受けて光位置検出回路10は上述した(5)
、(6)式の光位置検出信号Gx、Gyを出力し、加速
度演算回路90で加速度が演算される。例えば今、加速
度が図示右方向に作用してライトガイド93の先端の重
り95が左方向へ変位すると、その変位に応じて光位置
検出素子94の出力が変化し、その出力変化に基づいて
加速度が検出される。なお、例えば光源を可動部材に取
付け、光位置検出素子を静止部材に取付けた位置センサ
にも本発明を適用できる。
Upon receiving this signal, the optical position detection circuit 10 performs the above-mentioned (5)
, (6) are output, and an acceleration calculation circuit 90 calculates the acceleration. For example, if acceleration acts to the right in the figure and the weight 95 at the tip of the light guide 93 displaces to the left, the output of the optical position detection element 94 changes in accordance with the displacement, and the output of the optical position detection element 94 changes based on the change in output. is detected. Note that the present invention can also be applied to a position sensor in which, for example, a light source is attached to a movable member and an optical position detection element is attached to a stationary member.

G9発明の効果 本発明によれば、X方向およびY方向の各一対の光位置
検出用の出力端子を互いに異なる平面上に配置すること
で充電流同士の干渉を有効に阻止するとともに、いずれ
か一方の一対の出力端序からの光位置信号の総和が常に
一定となるように光源の駆動電流を制御するようにした
ので、光位置検出素子上の光スポットを格子状に走査し
て得ろれる信号は略格子状となり従来のように歪まず、
光位置検出精度が向上する。
G9 Effects of the Invention According to the present invention, by arranging each pair of output terminals for optical position detection in the X direction and the Y direction on different planes, interference between charging currents can be effectively prevented, and either Since the driving current of the light source is controlled so that the sum of the optical position signals from one pair of output terminals is always constant, the optical spot on the optical position detection element can be scanned in a grid pattern. The signal becomes approximately grid-like and is not distorted like in the past.
Optical position detection accuracy is improved.

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

第1図は両面電極型の2次元光位置検出素子の概略斜視
図、第2図および第3図は両面電極型の2次元光位置検
出素子の断面を示し、第2図は第311(7)H−II
断面図、第3図は第2図(7)III−mlf面図、第
4図は両面電極型の2次元光位置検出素子用の光位置検
出回路および光源駆動回路を示す回路図、第5図は本実
施例が適用される加速度センサの一例の断面図、第6図
は従来の片面電極型の光位置検出素子を示す断面図5第
7図は第6図の平面図、第8図は片面電極型の概略斜視
図、第9図は従来の片面電極型素子の光位置検出回路と
光源駆動回路例を示す回路図、第10図は光ビームを格
子状に走査する例を示す図、第11図は第10図のよう
に走査した場合の光位置を第9図の回路で検出した場合
を示す特性曲線図である。 1:光位置検出素子 3−1.3−2 : Y方向の電極 G−1,9−2: X方向の電極 10:光位置検出回路 20:光源駆動回路 25: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1図 ↓2.5(V) 第2図 n 第9図
FIG. 1 is a schematic perspective view of a double-sided electrode type two-dimensional optical position detecting element, FIGS. 2 and 3 are cross sections of the double-sided electrode type two-dimensional optical position detecting element, and FIG. )H-II
3 is a cross-sectional view of FIG. 2 (7) III-mlf, FIG. 4 is a circuit diagram showing an optical position detection circuit and a light source drive circuit for a double-sided electrode type two-dimensional optical position detection element, and FIG. The figure is a cross-sectional view of an example of an acceleration sensor to which this embodiment is applied, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional single-sided electrode type optical position detection element, FIG. 7 is a plan view of FIG. 6, and FIG. 9 is a schematic perspective view of a single-sided electrode type element, FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of an optical position detection circuit and a light source driving circuit of a conventional single-sided electrode type element, and FIG. 10 is a diagram showing an example of scanning a light beam in a grid pattern. , FIG. 11 is a characteristic curve diagram showing the case where the optical position is detected by the circuit of FIG. 9 when scanning is performed as shown in FIG. 10. 1: Optical position detection element 3-1.3-2: Y-direction electrode G-1, 9-2: X-direction electrode 10: Optical position detection circuit 20: Light source drive circuit 25: Light source patent applicant Nissan Motor Co., Ltd. Company Representative Patent Attorney Fuyuki Nagai Figure 1 ↓ 2.5 (V) Figure 2 n Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光源と、その光源へ駆動電流を供給する駆動回路と、光
源からの光ビームが照射されその照射位置に応じた光位
置信号を2以上の出力端子から出力する光位置検出素子
と、を具備した光位置検出装置において、 前記出力端子は、第1の面上で互いに対向する一対のX
方向の位置検出用出力端子と、前記第1の面とは異った
第2の面上で互いに対向する一対のY方向の位置検出用
出力端子とを有し、 前記駆動回路は、前記X方向またはY方向の位置検出用
出力端子から供給される光位置信号の総和をとりその総
和が常時一定となるように駆動電流を制御することを特
徴とする光位置検出装置。
[Scope of Claims] A light source, a drive circuit that supplies a drive current to the light source, and a light position detection device that outputs a light position signal corresponding to the irradiation position from two or more output terminals when a light beam is irradiated from the light source. In the optical position detection device, the output terminal includes a pair of X elements facing each other on the first surface.
and a pair of output terminals for position detection in the Y direction that face each other on a second surface different from the first surface; An optical position detection device characterized by taking the sum of optical position signals supplied from output terminals for position detection in the direction or the Y direction and controlling a drive current so that the sum is always constant.
JP61164900A 1986-07-14 1986-07-14 Light position detecting device Pending JPS6319884A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6476781A (en) * 1987-09-17 1989-03-22 Fuji Electric Co Ltd Two-dimensional light position detecting element
EP0340412A2 (en) * 1988-03-07 1989-11-08 Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. Semiconductor light beam position sensor, and image input device using this sensor

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