JP2013061233A - 光学式変位測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受光面が光に対して不感なギャップを介して複数の領域に分割された4分割フォトダイオード10に対して、光源から放射された入射光を入射させ、4分割フォトダイオード10のフォトダイオード11A〜11Dからの出力を増幅し、増幅された出力の変化に基づいて、4分割フォトダイオード10に対する入射光の相対的な変位を測定する光学式変位測定装置であって、4分割フォトダイオード10のフォトダイオード11A〜11Dには、それぞれ入射光によって出力を生じない不感領域12と、入射光によって出力を生じる感光領域13とが形成され、4分割フォトダイオード10全体について、不感領域12は、感光領域13に囲まれているものである。
【選択図】図1
Description
図6は、従来の光学式変位測定装置の光検出素子である4分割フォトダイオード50を、光源60とともに示す斜視図である。図6において、4分割フォトダイオード50には、発光ダイオード(LED)およびピンホールキャップ等により構成された光源60から、スポット光(入射光)61が入射されている。
スポット光の微小な変位を測定する場合、スポット光の変位の前後においてフォトダイオードから定常的に出力されるバイアス出力の大きさと比較して、フォトダイオードに対するスポット光の相対的な変位によって生じる変位出力の大きさは、極めて小さい。
これにより、入射光の変位の前後において光検出素子の各領域に入射している光量に応じたバイアス出力の、光検出素子の各領域からの全出力に対する割合が低減され、入射光の変位に応じた光検出素子の各領域からの変位出力の割合が増大する。そのため、光検出素子の各領域からの出力を増幅する際に、変位出力を十分に増幅することができる。
したがって、光源から放射された入射光の微小な変位を測定するにあたり、出力信号のS/Nを向上させるとともに、回路構成を小型化することができる光学式変位測定装置を得ることができる。
図1は、この発明の実施の形態1に係る光学式変位測定装置の光検出素子である4分割フォトダイオード10の受光面を抜粋して示す構成図である。図1において、4分割フォトダイオード10には、発光ダイオード(LED)およびピンホールキャップ等により構成された光源(図示せず)から、スポット光(入射光)21が入射されている。
これにより、入射光の変位の前後において光検出素子の各領域に入射している光量に応じたバイアス出力の、光検出素子の各領域からの全出力に対する割合が低減され、入射光の変位に応じた光検出素子の各領域からの変位出力の割合が増大する。そのため、光検出素子の各領域からの出力を増幅する際に、変位出力を十分に増幅することができる。
したがって、光源から放射された入射光の微小な変位を測定するにあたり、出力信号のS/Nを向上させるとともに、回路構成を小型化することができる光学式変位測定装置を得ることができる。
上記実施の形態1では、フォトダイオード11A〜11Dの中央部に、スポット光によって出力を生じない不感領域12が形成されると説明した。この実施の形態2では、不感領域を単にマスクするだけでなく、この領域に入射したスポット光を光源方向に反射するように、不感領域にリフレクタ部14を設ける場合について説明する。
また、分割された複数の領域の各素子のある頂点が、全てある領域に集中しており、各素子に対して同時にスポット光を入射させることができるような多分割の光検出素子に対しても、同様の効果を得ることができる。
さらに、上記実施の形態1、2では、光検出素子としてフォトダイオードを用いているが、これに限定されず、フォトダイオードと同様に、光の入射によって出力を得ることができる光検出素子であれば、同様の効果を得ることができる。
Claims (4)
- 受光面が光に対して不感なギャップを介して複数の領域に分割された光検出素子に対して、光源から放射された入射光を入射させ、前記光検出素子の各領域からの出力を増幅し、増幅された出力の変化に基づいて、前記光検出素子に対する前記入射光の相対的な変位を測定する光学式変位測定装置であって、
前記光検出素子の各領域には、それぞれ前記入射光によって出力を生じない不感領域と、前記入射光によって出力を生じる感光領域とが形成され、前記光検出素子全体について、前記各領域に形成された不感領域は、前記各領域に形成された感光領域に囲まれている
ことを特徴とする光学式変位測定装置。 - 前記光検出素子全体について、前記各領域に形成された不感領域は、前記入射光の変位の前後において、前記入射光が入射され続ける範囲内に形成されることを特徴とする請求項1に記載の光学式変位測定装置。
- 前記光検出素子全体について、前記各領域に形成された不感領域の大きさは、前記入射光の変位の前後において、前記入射光が入射され続ける範囲の外縁から、前記入射光と前記光検出素子との初期位置のずれ分だけ縮小されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学式変位測定装置。
- 前記光検出素子全体について、前記各領域に形成された不感領域に、前記入射光を前記光源方向に反射するリフレクタ部を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の光学式変位測定装置。
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