KR20120042657A - 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치 - Google Patents

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신니혼무센 가부시키가이샤
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Abstract

자기 센서나 대형 마그넷을 사용하지 않고, 간단한 구성이며, 1mm 이상의 위치 센싱을 양호하게 할 수 있어, 반사형 포토 센서의 온도 특성을 캔슬하는 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치를 제공한다. 한 쌍의 반사형 포토 센서 PRl, PR2를 대향 배치하고, 이 한 쌍의 반사형 포토 센서 사이에, 가동체에 장착된 양면 반사판(5)을 이동 가능하게 배치하고, 이들 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 2개의 출력으로부터 양면 반사판(5)의 이동 위치를 검출한다. 이 위치 검출에서는, 양면 반사판의 이동 거리에 따라 선형값이 얻어지는 연산식을 사용할 수 있고, 예를 들면, 한 쌍의 반사형 포토 센서의 한쪽의 출력을 Vo1, 다른 쪽의 출력을 Vo2로 하면, (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)의 연산식을 사용하여 위치 검출을 행한다.

Description

반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치{POSITION DETECTING DEVICE USING REFLECTION TYPE PHOTOSENSORS}
본 발명은 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치, 특히 카메라 등의 장치 내의 가동체(이동체)의 위치 검출을 행하기 위한 장치에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들면, 각종 카메라, 줌 기능 카메라가 부착된 휴대 전화기 등에서는, 피에조(piezo) 모터나, 마그넷 및 코일을 조합한 것 등의 액추에이터를 사용하여 렌즈를 구동하고 있으며, 이 가동 렌즈 등의 위치를 파악하기 위해 위치 검출 장치(센서)가 사용되고 있다.
상기 액추에이터를 사용한, 5mm 이상의 위치를 검출하는 검출 장치에는, 예를 들면, 하기 특허문헌 1, 2와 같이, MR소자(자기 저항 효과 소자)나 홀 소자 등의 복수 개의 자기 센서 상에, 이들의 소자를 덮는 크기의 마그넷을 배치하는 것과 같은 구성이 주류이며, 장치 자체가 대형화되어 있었다. 또한, 이와 같은 위치 검출 장치가 탑재되는 어플리케이션 내에 다른 자계를 발생하도록 한 부품을 사용하는 것과 같은 경우에는, 자계의 상호작용 등의 영향을 받으므로 위치 검출 장치가 오동작할 가능성이 있었다.
이로부터, 종래부터 위치 검출 장치에 반사형 포토 센서를 사용하여 구성해야 할 필요가 있었다. 종래의 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치로서는, 반사형 포토 센서의 위치로부터 1mm 이하의 위치 검출을 목적으로 하여, 휴대 전화기용 자동초점 렌즈 검출용의 액추에이터 등에 반사형 포토 센서가 사용되고 있다. 이 구성은, 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 반사형 포토 센서(51)와 가동체에 고정된 미러(52)를 대향시키고, 가동체를 이동시켰을 때의 반사형 포토 센서(51)와 미러(52)와의 거리(가동체의 위치) d에 대한 반사형 포토 센서(51)의 출력을 AD 변환하여 거리와의 관계를 메모리에 저장하여 두고, 실제의 가동체의 위치 측정 시에는, 반사형 포토 센서(51)의 출력과 메모리의 데이터를 비교하여 거리 d를 구한다. 이 거리 d와 반사형 포토 센서(51)와의 관계는, 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같은 곡선으로 되며, 정확한 값을 얻기 위해서는, 비교적 안정하면서, 또한, 큰 변화가 있는 부분(도 8의 화살표 P의 부분)만 사용할 수밖에 없다. 그러므로, 거리 d가 비교적 작아 급격하게 변화하는 부분(거리 d가 0.5mm 미만)이나 감도가 약하고 거의 변화하지 않는 부분(1.3mm 이상)에서는 정확한 위치를 검출할 수 없다.
그리고 반사형 포토 센서를 사용하는 다른 방법으로서, 가동체의 이동 방향을 반사형 포토 센서의 발광 소자 및 수광 소자의 면과 평행하게 하고, 가동체의 에지 부분의 위치를 측정하는 방법도 있지만, 이 경우에도, 감도의 경향은 마찬가지이며, 1mm 정도까지 밖에 측정할 수 없다.
[특허문헌 1] 일본공개특허 1998-25083호 공보
[특허문헌 2] 일본공개특허 1999-89743호 공보
전술한 바와 같이, 피에조 모터 등의 액추에이터를 사용하여 이동시키는 물건의 5mm 이상의 위치 센싱을 행하는 검출 장치는, 자기 센서(MR소자 또는 홀 소자)와 대형 마그넷으로 구성되므로 장치의 소형화에는 난점이 있었다. 또한, 자기 센서의 경우, 각 센서의 출력을, 오피앰프(OP amp)를 통하여 또는 집적 회로 내장형 센서 출력으로서 ADC(아날로그 디지털 컨버터)에 입력하지 않으면 안 되므로, 시스템을 구성하기 위한 부품 비용이 고가로 된다는 문제가 있었다.
또한, 1mm 이상의 위치 센싱을 반사형 포토 센서 1개로 실현하려고 하는 경우, 예를 들면, 이 반사형 포토 센서의 발광 소자 및 수광 소자를 연결하는 방향으로 가동체를 이동시키는 구성으로 되고, 수광 소자의 검출 거리 방향(가동체의 이동 방향)의 사이즈가 검출 거리 이상으로 되기 때문에, 필연적으로 반사형 포토 센서의 외형 사이즈가 커지는 문제가 있었다.
또한, 반사형 포토 센서를 사용하여 위치 검출을 할 때, 그 검출 출력이 온도의 변화에 따라 변동하게 되는 온도 특성이 있고, 이 온도 특성의 영향을 없게 할 필요가 있어서, 이를 위해, 종래에는, 예를 들면, 장치 내 온도를 서미스터(thermistor)로 모니터하고, 그 온도 변화분을 상쇄하는 피드백 제어 회로나 반사형 포토 센서의 온도 특성을 캔슬하기 위한 회로를 설치할 필요가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 자기 센서나 대형 마그넷을 사용하지 않고 반사형 포토 센서를 사용하여 간단하고 소형인 구성이며, 1mm 이상의 위치 센싱을 양호하게 할 수 있는 위치 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 반사형 포토 센서의 온도 특성을 캔슬할 수 있는 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치는, 대향 배치된 한 쌍의 반사형 포토 센서와, 상기 한 쌍의 반사형 포토 센서 사이에 배치되고 가동체의 가동 방향과 수직으로 고정된 양면 반사판과, 상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 각각의 출력의 가산 및/또는 감산의 처리를 행하는 연산 회로를 구비하고 있다.
상기 연산 회로의 출력 및 상기 가동체의 위치의 관계를 미리 조사한 결과의 레퍼런스 데이터와 상기 연산 회로의 출력을 비교하는 비교 회로를 더 가지며, 상기 비교 회로에서의 비교에 의해 상기 가동체의 위치를 구할 수 있다.
상기 연산 회로가, 상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력의 합을 구하는 가산 회로와, 상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력의 차를 구하는 감산 회로와, 상기 감산 회로의 출력과 상기 가산의 출력의 비를 구하는 제산 회로를 구비함으로써, 한 쌍의 반사형 포토 센서의 합이나 차 등을 구하고 있으므로, 한쪽의 반사형 포토 센서와 양면 반사판과의 간격이 커져서, 반사형 포토 센서의 출력이 작게 되더라도, 다른 쪽의 반사형 포토 센서의 출력은 커지게 되어, 그 합이나 차는 크게 된다. 또한, 제산 회로의 출력은, 양호한 선형 특성을 얻을 수 있으므로, 연산 회로의 출력 가동체와의 위치 관계를 미리 상세하게 검출하지 않아도, 비례 관계로 레퍼런스 데이터를 작성할 수 있다. 또한, 제산 회로의 출력은, 분모와 분자에 한 쌍의 반사형 포토 센서를 구성하는 제1 및 제2 반사형 포토 센서의 출력이 함께 입력되어 있으므로, 외부 온도 등에 의한 출력 변동 요인은 상쇄된다. 즉, 반사형 포토 센서의 온도가 변화되어 그 출력이 변동되어도, 그러한 경향은 제1 및 제2 반사형 포토 센서에 의해 동일한 경향이므로, 그 영향을 상쇄할 수 있다.
상기 AD 변환된 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력을 각각 Vo1, Vo2로 하면, 상기 제산 회로가 (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)인 것에 의해, 1.5 ~ 6.5mm 정도의 큰 거리에서도, 거리에 대한 출력의 관계가 거의 선형의 관계가 되어, 간단하게 정확한 가동체의 위치를 구할 수 있다.
본 발명의 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치에 의하면, 가동체에 고정된 양면 반사판을 설치하고, 그 양면 반사판의 양측에 각각 반사형 포토 센서가 설치되어 있으므로, 예를 들면, 한쪽의 반사형 포토 센서로부터 양면 반사판의 위치가 멀어져, 그 출력이 작아지면 다른 쪽의 반사형 포토 센서에 가까워지기 때문에, 다른 쪽의 반사형 포토 센서의 출력이 커진다. 그러므로, 양자의 출력의 합이나 차 등을 구함으로써, 넓은 범위에서의 가동체의 위치를 검출할 수 있다. 그 결과, 대향 배치된 한 쌍의 반사형 포토 센서 사이의 출력 전압(또는 전류)을 사용하고, 선형 거리 특성으로 되는 연산식을 이용함으로써, 자기 센서나 대형 마그넷을 사용하지 않고, 소형이며 또한, 염가로 고정밀도의 위치 검출이 가능해진다. 그리고 디지털 스틸 카메라, 줌 기능 카메라가 부착된 휴대 전화기, 일안(一眼) 렌즈 카메라, 캠코더 등의 줌 기능이 필요한 카메라 모듈의 렌즈 위치 검출 등에 사용할 수 있어, 1mm ~ 10mm 정도의 장거리의 위치 검출이 필요한 렌즈 구동용 액추에이터 등에 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 2개의 반사형 포토 센서의 출력을 이용하여, 그 2개의 출력을 가산 및 감산하고, 또한, 각각의 얻어진 값을 제산함으로써 2개의 반사형 포토 센서의 출력을 비로 표시할 수 있어, 온도에 의해 같은 비율로 생기는 영향을 상쇄할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 종래의 서미스터로 모니터한 온도 변화분을 해소하는 피드백 제어 회로나 반사형 포토 센서의 온도 특성을 캔슬하기 위한 회로 등을 설치할 필요가 없게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 위치 검출 장치의 센서부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 실시예에 관한 위치 검출 장치의 센서부의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 위치 검출 장치의 일실시예의 센서부 및 연산부의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토 센서의 각각의 출력과, 한쪽의 반사형 포토 센서의 위치와 양면 반사판과의 거리의 관계를 나타낸 특성 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력의 가산 회로와 감산 회로의 각각의 출력을, 양면 반사판의 위치에 대하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 4에 나타내는 감산 회로의 출력(Vo1-Vo2)을 가산 회로의 출력(Vo1＋Vo2)으로 제산했을 때의 양면 반사판의 위치에 대한 연산값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 종래의 반사형 포토 센서를 사용하여 위치를 검출하는 장치의 개략도이다.
도 8은 도 7의 경우의 반사형 포토 센서의 출력 예를 나타낸 도면이다.
도 1에는, 본 발명의 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치의 일실시예의 센서부의 구성이 도시되어 있고, 한 쌍(2개)의 반사형 포토 센서 PR1과 PR2가 예를 들면, 8.5mm의 간격으로 대향 배치되어 고정되어 있다. 이 반사형 포토 센서 PR1, PR2 각각은, 발광 소자(3)와 수광 소자(4)를 가지고 있다. 이 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 사이에, 도시하지 않은 가동체에 가동 방향과 직각으로 고정되고 양면이 반사체로 구성된 양면 반사판(예를 들면, 두께 t=0.5mm)(5)이 배치되어 있고, 이 양면 반사판(5)은, 표리 양면이 거의 같은 반사율로 되도록 형성되어 있다. 그 면적은 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 대향면의 면적보다 크게 형성된다. 그리고 이 양면 반사판(5)은, 전술한 바와 같이, 렌즈 등의 가동체에 접속되고, 가동체와 일체로 되어 반사형 포토 센서 사이를 이동하도록 구성된다.
도 2에는, 센서부의 회로 구성이 도시되어 있고, 도시된 바와 같이, 반사형 포토 센서 PR1은, 저항 R1, 발광 소자(발광 다이오드)(3), 수광 소자(포토 트랜지스터)(4), 저항 R2를 가지고 있고, 발광 소자(3)로부터 방사된 광이 양면 반사판(5)에서 반사되어 되돌아와서 수광 소자(4)에서 수광되면, 수광 소자(4)에 전류가 흘러 저항 R2에서 전압 Vo1(전류라도 된다)를 출력한다. 즉, 반사형 포토 센서 PR1과 양면 반사판(5)과의 거리가 작으면, 강한 광으로 반사되어, 강한 광으로 수광 소자(4)에 의해 수광되므로, 큰 전류가 흘러 출력 전압 Vo1도 커진다. 한편, 반사형 포토 센서 PR1과 양면 반사판(5)과의 거리가 커지면, 발광 소자(3)로부터 방사되는 광도 확산하는 동시에 감쇠하고 약해져서 수광 소자(4)에 수광되므로, 전류는 작고, 출력 전압 Vo1도 작아진다. 또한, 반사형 포토 센서 PR2도, 마찬가지로 저항 R3, 발광 소자(3), 수광 소자(4), 저항 R4를 가지고 있고, 반사하여 온 광이 수광 소자(4)에 수광되면 전압 Vo2를 출력하도록 구성되어 있다. 양 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 각각의 발광 소자(3)가 방사하는 광량(출력)은 거의 동일하게 되도록 형성되지만, 반드시 같을 필요는 없다.
도 3에는, 연산부를 포함한 위치 검출 장치의 구성이 도시되어 있고, 이 연산 회로(7)는, 검출부로부터의 출력 전압 Vo1, Vo2를 입력하는 ADC(아날로그 디지털 컨버터)(8a, 8b), Vo1＋Vo2를 연산하는 가산 회로(9), Vo1-Vo2를 연산하는 감산 회로(10), (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2) 또는 (Vo1＋Vo2)/(Vo1-Vo2)를 연산하는 제산 회로(11)로 구성되어 있다.
실제로 위치 검출을 행하기 위해서는, 미리 이 위치 검출 장치에서 양면 반사판(5)의 각 위치에서 구하여 둔 연산값과의 관계를 디지털 값으로 작성하여 레퍼런스 데이터로서 메모리(12)에 저장해 두고, 이 연산 회로(7)에 의해, 예를 들면(Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)의 값을 구하여, 그 연산값과 미리 작성된 양면 반사판(5)의 위치와의 관계의 레퍼런스 데이터를 비교하는 비교 회로(13)에 의해 대비함으로써, 양면 반사판(5)의 위치, 즉 가동체의 위치를 즉시 검출할 수 있다.
다음으로, 이 위치 검출 장치의 동작에 대하여 설명을 한다. 도 4에는, 도 1 및 도 2에 나타내는 반사형 포토 센서 PR1과 PR2의 사이의 양면 반사판(5)의 표면과, 대향하는 반사형 포토 센서 PR1의 일면으로부터의 거리를 d로 해서, 0mm<d< 8mm의 범위 내에서 변화시켰을 때의 반사형 포토 센서 PR1과 PR2의 출력 전압 Vo1, Vo2의 변화가 도시되어 있으며, 반사형 포토 센서 PR1로부터의 거리 d가 커짐에 따라, 이 반사형 포토 센서 PR1의 출력 전압 Vo1은, 높은 전압으로부터 급격하게 하강하는 전압으로 되고, 다른 쪽의 반사형 포토 센서 PR2의 출력 전압 Vo2은, 반사형 포토 센서 PR2와 양면 반사판(5)과의 거리(8.5 - d - 0.5(양면 반사판(5)의 두께))가 작아지므로, 낮은 전압으로부터 급격하게 상승하는 전압으로 되어, 각각의 전압 특성은 대칭적인 것으로 된다.
도 5는 도 4에 설명된 반사형 포토 센서 PR1의 출력 전압 Vo1과 포토 센서 PR2의 출력 전압 Vo2를, 전술한 가산 회로(9) 및 감산 회로(10)에 의해 가산(Vo1＋Vo2) 및 감산(Vo1-Vo2)의 연산 처리를 행한 결과를 거리와의 관계로 나타낸 도면이다.
도 6에는, 또한, 감산 회로(10)의 계산 결과와 가산 회로(9)의 연산 결과와의 비 (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)[연산식 A]를, 제산 회로(11)에 의해 연산 처리를 행한 결과가 도시되어 있고, 도시된 바와 같이, 이 연산식 A에 의하면, 점선으로 도시된 이상적인 직선에 근사하는 직선성이 높은 선형특성을 얻을 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이와 같은 선형성이 양호한 부분을 사용하면, 미리 거리 d와 연산값과의 관계를 구하여, 레퍼런스 데이터로서 기억시킬 때, 그렇게 미세한 간격으로 측정 데이터를 얻지 않아도, 비례의 관계로 레퍼런스 데이터를 작성하여 기억시킬 수 있으므로 바람직하다. 그러나, 선형성이 양호하지 않은 부분에서도, 선형성이 양호한 부분보다 세분화된 d의 간격으로 실측의 데이터를 취하여 레퍼런스 데이터로 하면, 그 데이터와 측정 시의 연산값과의 관계를 대비함으로써, 가동체의 위치 d를 정확하게 검출할 수 있다. 그러므로, 전술한 바와 같이, 1 ~ 10mm 정도의 간격의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 검출을 위한 연산식으로서는, (Vo1＋Vo2)/(Vo1-Vo2)[연산식 B]를 사용해도 된다. 이 경우에도, Vo1과 Vo2의 양쪽이 연산식 B의 분자 및 분모에 있으므로, 온도 등에 의한 변동을 캔슬할 수 있다. 그러나, 이 연산식 B의 경우, 분모가 0, 즉 연산값이 무한대가 되는 점이 있으므로, 쌍곡선과 같은 그래프가 되어, 선형성은 양호하지 않다. 따라서, 이 경우도, 연산식 A의 선형성이 양호하지 않은 부분과 마찬가지로, 세분화된 간격으로 데이터를 취하여, 각각의 데이터를 레퍼런스 데이터로서 기억시킬 필요가 있다. 또한, 상기 연산식 A, B는, 후술하지만, 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 온도 특성에 의해 출력값이 변동된 경우에서도, 그 변동분을 캔슬할 수 있는 것이다.
이들의 그래프의 원이 되는 반사형 포토 센서 PR1, PR2의, 양면 반사판(5)의 위치를 바꾸어 측정한 출력 전압, 및 각각의 연산 회로(9, 10, 11)의 계산 결과를 모아 표 1에 나타낸다. 도 4 ~ 도 6은, 이 표를 그래프화한 것이다.
Figure pat00001
그리고 상기 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 2개의 포토 센서의 간격이 8mm(양면 반사판(5)의 두께가 0.5mm)인 예였지만, 1.5 ~ 6.5mm의 사이에서는, 비교적 선형성이 양호하고, 상기한 바와 같이, 예를 들면, 1mm 간격으로 데이터를 취한 것이어도, 그 사이를 비례 관계로 유추할 수 있고, 레퍼런스 데이터를 메모리에 기록할 수 있다. 그러나, 보다 고정밀도의 위치 검출을 행하는 경우에는, 예를 들면 10O㎛ 정도의 간격으로 데이터를 취해, 그 데이터를 기초로 레퍼런스 데이터를 작성하여 메모리(12)에 기억시킴으로써, 보다 상세한 측정을 행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 선형성이 양호하지 않은 부분(예를 들면, d = 1 ~ 1.5mm 또는, d = 6.5 ~ 7.5mm)에서도, 선형성이 양호한 부분보다 세분화된 간격으로 데이터를 채용하여, 레퍼런스 데이터로서 보존함으로써 측정할 수도 있다. 또한, 한 쌍의 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 간격이, 3mm, 5mm 정도에서는, 선형성이 양호한 부분이 좁고, 또한, 간격이 10mm 정도로 되면, 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 출력이 작은 부분의 거리, 즉 양반사형 포토 센서 PR1, PR2의 출력의 변화율이 작은 부분이 길어지고, 마찬가지로 선형성이 양호한 부분이 적어지게 되므로 바람직하지는 않지만, 전술한 경우와 마찬가지로, 세분화된 거리에서의 데이터를 채취해 레퍼런스 데이터로 함으로써 측정하는 것은 가능하다. 따라서, 1 ~ 10mm의 간격으로도 측정할 수 있지만, 1.5 ~ 6.5mm의 간격이면, 선형성이 양호하고, 매우 간단하게 또한 정확하게 측정할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 도 1의 이동하는 양면 반사판(5)을 사이에 두고 각각 직각 방향으로 대향하여 설치되는 한 쌍의 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 각각의 발광 소자(3)로부터 검출광이 방사되면, 양면 반사판(5)으로부터 반사되는 광이 각각의 수광 소자(4)에 수광되고, 반사형 포토 센서 PR1로부터 전압 Vo1, 반사형 포토 센서 PR2로부터 전압 Vo2가 각각 출력된다. 그리고 이들 아날로그 전압값은, ADC(8a, 8b)에서 디지털 값으로 변환되고, 이들의 디지털 값을 입력하는 가산 회로(9), 감산 회로(10) 및 제산 회로(11)에 의해, 예를 들면 (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)[연산식 A]가 연산된다. 그리고 이 연산값에 의해, 미리 작성된 도 6에 도시된 특성에 따라, 양면 반사판(5)의 위치(거리 d), 즉 가동체의 위치가 양호하게 검출된다.
상기 실시예는, 피에조 액추에이터를 내장한 위치 검출 장치 등으로서, 예를 들면, 디지털 스틸 카메라, 줌 기능 카메라가 부착된 휴대 전화기, 일안 렌즈, 카메라, 캠코더 등의 줌 기능이 필요한 카메라 모듈의 렌즈 위치 검출 장치 등에 사용할 수 있고, 이들의 1mm 이상의 위치 센싱 등에 있어서, 소형화가 가능하고 또한 저렴한 시스템 구성을 실현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 반사형 포토 센서 PR1, PR2의 온도 특성에 기초하여, 출력 전압이 온도에 의해 변화되었을 때, 2개의 반사형 포토 센서 출력에 근거한 상기 가감산 및 제산의 처리에 의하면, 그 변동분이 완전히 캔슬된다. 즉, 온도 특성은 일정한 비율로 변화하지만, 본 발명에 의하면, 수광 소자(4)에 의한 측정값을 분자와 분모가 가지는 연산을 행하고 있으므로, 온도 특성에 의한 변동을 상쇄할 수 있다. 예를 들면, 온도의 영향이 없고, Vo1=0.4(V), Vo2=0.1(V)일 때, 상기 연산식 A에 의한 값은 0.6으로 되지만, 이에 대하여, 온도의 영향에 의해 1할의 변동이 있었다고 하면, Vo1=0.44, Vo2=0.11로 되지만, 이 경우도, 연산값은 0.6으로 되고, 변동분이 캔슬되어 있다. 따라서, 장치 내 온도를 서미스터로 모니터해서 피드백을 거는 회로나, 반사형 포토 센서의 온도 특성을 캔슬하기 위한 회로 등을 설치할 필요가 없다.
PR1, PR2: 포토 센서
3: 발광 소자
4: 수광 소자
5: 양면 반사판
7: 연산 회로
8a, 8b; ADC
9: 가산 회로
10: 감산 회로
11: 제산 회로
12: 메모리
13: 비교 회로

Claims (4)

  1. 반사형 포토 센서를 사용한 위치 검출 장치에 있어서,
    대향 배치된 한 쌍의 반사형 포토 센서;
    상기 한 쌍의 반사형 포토 센서 사이에 배치되고, 가동체의 가동 방향과 수직으로 고정된 양면 반사판; 및
    상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 각각의 출력의 가산 및/또는 감산의 처리를 행하는 연산 회로
    를 포함하는 위치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산 회로의 출력 및 상기 가동체의 위치의 관계를 미리 조사한 결과의 레퍼런스 데이터와 상기 연산 회로의 출력을 비교하는 비교 회로를 더 포함하며,
    상기 비교 회로에서의 비교에 의해 상기 가동체의 위치를 구하는, 위치 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연산 회로는,
    상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력의 합을 구하는 가산 회로;
    상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력의 차를 구하는 감산 회로; 및
    상기 감산 회로의 출력과 상기 가산 회로의 출력의 비를 구하는 제산 회로
    를 포함하는, 위치 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 반사형 포토 센서의 출력을 각각 Vo1, Vo2로 하면, 상기 제산 회로가 (Vo1-Vo2)/(Vo1＋Vo2)인, 위치 검출 장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013125048A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Semiconductor Components Industries Llc レンズ位置検出回路
JP6020583B2 (ja) * 2012-10-11 2016-11-02 ソニー株式会社 位置検出装置、レンズ鏡筒、撮像装置
CN104937438B (zh) * 2013-01-25 2017-03-08 夏普株式会社 光传感器和电子设备
TWI495894B (zh) * 2013-08-07 2015-08-11 Wistron Corp 用來檢測工件是否正確置放之檢測裝置及其方法
US10054763B2 (en) * 2015-08-17 2018-08-21 Apple Inc. Optical position sensing with temperature calibration
TWI751144B (zh) * 2016-03-24 2022-01-01 美商陶氏全球科技責任有限公司 光電子裝置及使用方法
BR112022003952A2 (pt) * 2019-11-05 2022-05-24 Halliburton Energy Services Inc Aparelho para calcular uma posição de mecanismo, método para calcular uma posição de mecanismo e sistema para calcular uma posição de mecanismo
CN113370663B (zh) * 2021-06-11 2023-02-03 上海商米科技集团股份有限公司 基于双传感器的标签检测方法、装置和手持热敏打印头

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0648191B2 (ja) * 1986-10-27 1994-06-22 松下電工株式会社 光学式変位測定装置
JPH02173505A (ja) * 1988-12-26 1990-07-05 Brother Ind Ltd 光波干渉型微細表面形状測定装置
JPH0810139B2 (ja) * 1989-09-29 1996-01-31 アンリツ株式会社 厚み測定装置
JPH07324910A (ja) * 1994-05-31 1995-12-12 Bridgestone Corp 移動体の位置検出方法および装置
US6222181B1 (en) * 1995-03-10 2001-04-24 Seft Development Laboratory Co., Ltd. Position measuring instrument measuring relative turning angle of light sources for receiving devices
GB2323716B (en) 1997-02-10 2001-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Linear actuator and optical equipment using the same
JP3750251B2 (ja) 1997-02-10 2006-03-01 松下電器産業株式会社 リニアアクチュエータとこれを用いた光学機器
JPH11289743A (ja) 1998-04-01 1999-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアアクチュエータとこれを用いたレンズ駆動装置及びレンズ鏡筒
DE19847992A1 (de) * 1998-10-17 2000-04-20 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Erfassung der Veränderung der Positionierung
JP2000234912A (ja) 1999-02-15 2000-08-29 Hitachi Electronics Eng Co Ltd ウエハ厚さ測定装置
JP2001264023A (ja) * 2000-03-15 2001-09-26 Ngk Insulators Ltd 帯状シート材料の非接触連続膜厚測定方法及び反射型レーザー測定手段の光軸合わせ方法
JP3809803B2 (ja) * 2002-02-15 2006-08-16 オムロン株式会社 変位センサ
JP3977303B2 (ja) * 2003-08-21 2007-09-19 シャープ株式会社 位置検出システム、位置検出システムにおける発信装置および受信装置
US7667186B2 (en) * 2004-05-28 2010-02-23 Nokia Corporation Optoelectronic position determination system
JP2007003204A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Mitsutoyo Corp 厚み測定機
CN101246026B (zh) * 2006-10-24 2011-08-17 美国微光学公司 光传感器询问系统的方法和设备
US7837907B2 (en) 2007-07-20 2010-11-23 Molecular Imprints, Inc. Alignment system and method for a substrate in a nano-imprint process
JP2010145340A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Ntn Corp 大型部品の寸法測定装置および寸法測定方法

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