JP2511208B2 - ２次元光位置検出器 - Google Patents
２次元光位置検出器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光の入射位置を検出す
る２次元光位置検出器に関するものである。
る２次元光位置検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高い耐久性と信頼性をもって物体
の直線変位を検出するため、電気的接触を用いる可変抵
抗器を用いた位置センサにかわり、移動体より放射ある
いは移動体で反射，透過される光を、抵抗層を有する光
位置検出器で受光し、この光位置検出器での受光位置に
より非接触に前記移動体の変位を検出する非接触位置セ
ンサが用いられている。このような光位置検出器とし
て、例えば特開昭６１−２７１４１３号公報や特開昭６
３−３２３０５号公報等に開示されてるようなアモルフ
ァスシリコン半導体膜を用いたものがある。このような
従来の光位置検出器について以下に図を参照して述べ
る。
の直線変位を検出するため、電気的接触を用いる可変抵
抗器を用いた位置センサにかわり、移動体より放射ある
いは移動体で反射，透過される光を、抵抗層を有する光
位置検出器で受光し、この光位置検出器での受光位置に
より非接触に前記移動体の変位を検出する非接触位置セ
ンサが用いられている。このような光位置検出器とし
て、例えば特開昭６１−２７１４１３号公報や特開昭６
３−３２３０５号公報等に開示されてるようなアモルフ
ァスシリコン半導体膜を用いたものがある。このような
従来の光位置検出器について以下に図を参照して述べ
る。
【０００３】図７（ａ）は従来のアモルファスシリコン
半導体膜を用いた光位置検出器の斜視図、図７（ｂ）は
そのＯ−Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図、図８は
従来の光位置検出器を用いた位置センサである。以下、
従来装置を図７及び図８を用いて説明する。
半導体膜を用いた光位置検出器の斜視図、図７（ｂ）は
そのＯ−Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図、図８は
従来の光位置検出器を用いた位置センサである。以下、
従来装置を図７及び図８を用いて説明する。
【０００４】図７（ａ），（ｂ）において、Ａは光位置
検出器であり、１は基板で、ここでは透明板ガラスであ
る場合を示し、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは検出電極でAl
等の金属を基板１上に蒸着にて形成した導電層であり、
３は透明抵抗層で酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜ある
いは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）膜をその４辺部が検出電極２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと重なるようスパッタ、または蒸
着にて帯状に形成してある。
検出器であり、１は基板で、ここでは透明板ガラスであ
る場合を示し、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは検出電極でAl
等の金属を基板１上に蒸着にて形成した導電層であり、
３は透明抵抗層で酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜ある
いは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）膜をその４辺部が検出電極２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと重なるようスパッタ、または蒸
着にて帯状に形成してある。
【０００５】４はアモルファスシリコン半導体（以下、
ａ−Ｓｉと略称する。）光起電力層で、プラズマＣＶＤ
法等の蒸着法により透明抵抗層３上にＰ層，Ｉ層，Ｎ層
の順に成膜されＰＩＮ構造の光起電力層を形成し、５は
バイアス電極で同じくAl等の金属をａ−Ｓｉ光起電力層
４の検出領域の上に蒸着にて形成した導電層である。
ａ−Ｓｉと略称する。）光起電力層で、プラズマＣＶＤ
法等の蒸着法により透明抵抗層３上にＰ層，Ｉ層，Ｎ層
の順に成膜されＰＩＮ構造の光起電力層を形成し、５は
バイアス電極で同じくAl等の金属をａ−Ｓｉ光起電力層
４の検出領域の上に蒸着にて形成した導電層である。
【０００６】次に図８において、７はＬＥＤ等の光源で
あり、ａ−Ｓｉ光起電力層４の受光感度特性により通常
可視光源が用いられ、８はその一部に光を透過させるホ
ール８１を有する２次元移動板で、光源７と光位置検出
器Ａの間に配置されて光位置検出器Ａ上に２次元的に移
動する。
あり、ａ−Ｓｉ光起電力層４の受光感度特性により通常
可視光源が用いられ、８はその一部に光を透過させるホ
ール８１を有する２次元移動板で、光源７と光位置検出
器Ａの間に配置されて光位置検出器Ａ上に２次元的に移
動する。
【０００７】６は光位置検出器Ａの出力信号に基づいて
Ｘ−Ｙ直交座標上の光の入射位置に対応した位置検出信
号を出力する位置検出回路であり、７つの非反転増幅器
６１ａ〜６１ｄ，６２ａ，６２ｃ，６３と、基準電圧源
６５が接続された比較増幅器６４とから主に構成されて
いる。
Ｘ−Ｙ直交座標上の光の入射位置に対応した位置検出信
号を出力する位置検出回路であり、７つの非反転増幅器
６１ａ〜６１ｄ，６２ａ，６２ｃ，６３と、基準電圧源
６５が接続された比較増幅器６４とから主に構成されて
いる。
【０００８】光位置検出器Ａの検出電極２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄが非反転増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１
ｄの反転入力に各々接続され、バイアス電極５がバイア
ス電位（ここでは接地電位）に接続されている。
ｃ，２ｄが非反転増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１
ｄの反転入力に各々接続され、バイアス電極５がバイア
ス電位（ここでは接地電位）に接続されている。
【０００９】また、非反転増幅器６１ａ，６１ｂの出力
の片側（ここでは６１ａの出力）が非反転増幅器６２ａ
の反転入力に接続され、非反転増幅器６２ａの出力がＸ
座標の位置出力Ｖx として外部に出力される。また、非
反転増幅器６１ｃ，６１ｄの出力の片側（ここでは６１
ｃの出力）が非反転増幅器６２ｃの反転入力に接続さ
れ、非反転増幅器６２ｃの出力がＹ座標の位置出力Ｖy
として外部に出力される。
の片側（ここでは６１ａの出力）が非反転増幅器６２ａ
の反転入力に接続され、非反転増幅器６２ａの出力がＸ
座標の位置出力Ｖx として外部に出力される。また、非
反転増幅器６１ｃ，６１ｄの出力の片側（ここでは６１
ｃの出力）が非反転増幅器６２ｃの反転入力に接続さ
れ、非反転増幅器６２ｃの出力がＹ座標の位置出力Ｖy
として外部に出力される。
【００１０】一方、非反転増幅器６１ａ，６１ｂの出力
の双方が非反転増幅器６３の反転入力に接続され、非反
転増幅器６３の出力は比較増幅器６４の一方の入力に接
続されるとともに、比較増幅器６４の他方の入力に基準
電圧源６５の基準電圧Ｖref が接続され、比較増幅器６
４の出力が前記光源７に接続される。
の双方が非反転増幅器６３の反転入力に接続され、非反
転増幅器６３の出力は比較増幅器６４の一方の入力に接
続されるとともに、比較増幅器６４の他方の入力に基準
電圧源６５の基準電圧Ｖref が接続され、比較増幅器６
４の出力が前記光源７に接続される。
【００１１】次に、図７及び図８を参照してこの従来例
の動作について説明する。光源７は比較増幅器６４によ
り駆動されて発光し、この光束の一部は２次元移動板８
のホール８１を透過して光位置検出器Ａに入射する。
の動作について説明する。光源７は比較増幅器６４によ
り駆動されて発光し、この光束の一部は２次元移動板８
のホール８１を透過して光位置検出器Ａに入射する。
【００１２】この光位置検出器Ａの入射光は基板１、透
明抵抗層３を透過してａ−Ｓｉ光起電力層４に到達し、
その一部はさらにバイアス電極５で反射されて再度ａ−
Ｓｉ光起電力層４に戻される。ａ−Ｓｉ光起電力層４に
は、この入射光束により光起電力が発生し、入射光量に
応じた光電流Ｉが発生し、この光電流Ｉは透明抵抗層３
をその両端に設けた検出電極２ａ，２ｂおよび２ｃ，２
ｄに分流する。
明抵抗層３を透過してａ−Ｓｉ光起電力層４に到達し、
その一部はさらにバイアス電極５で反射されて再度ａ−
Ｓｉ光起電力層４に戻される。ａ−Ｓｉ光起電力層４に
は、この入射光束により光起電力が発生し、入射光量に
応じた光電流Ｉが発生し、この光電流Ｉは透明抵抗層３
をその両端に設けた検出電極２ａ，２ｂおよび２ｃ，２
ｄに分流する。
【００１３】この時、各分流光電流をＩa ，Ｉb ，
Ｉc ，Ｉd 、検出電極２間の長さ（受光長さ）をＬ
X （Ｘ軸方向）、ＬY （Ｙ軸方向）、透明抵抗層３の全
抵抗値Ｒt、検出電極２ｂ，２ｄより光入射位置までの
距離を各々ｘ，ｙ、その間の透明抵抗層３の抵抗値をＲ
x ，Ｒy とすれば、例えばＸ−Ｙ座標のＸ座標のみに着
目して示すとその位置ｘは下記数１式で与えられる。
Ｉc ，Ｉd 、検出電極２間の長さ（受光長さ）をＬ
X （Ｘ軸方向）、ＬY （Ｙ軸方向）、透明抵抗層３の全
抵抗値Ｒt、検出電極２ｂ，２ｄより光入射位置までの
距離を各々ｘ，ｙ、その間の透明抵抗層３の抵抗値をＲ
x ，Ｒy とすれば、例えばＸ−Ｙ座標のＸ座標のみに着
目して示すとその位置ｘは下記数１式で与えられる。
【００１４】
【数１】 ｘ／Ｌx＝Ｒx／Ｒt＝Ｉa／（Ｉa＋Ｉb）
【００１５】光電流Ｉa ，Ｉb は各々非反転増幅器６１
ａ，６１ｂで負荷抵抗（抵抗値Ｒ）で電流電圧変換さ
れ、各々電圧Ｖa ，Ｖb となり、これらの電圧Ｖa ，Ｖ
b は非反転増幅器６３により加算され、加算値（Ｖa ＋
Ｖb ）が所定の基準電圧Ｖref となるように比較増幅器
６４により光源７の発光光量が制御される。
ａ，６１ｂで負荷抵抗（抵抗値Ｒ）で電流電圧変換さ
れ、各々電圧Ｖa ，Ｖb となり、これらの電圧Ｖa ，Ｖ
b は非反転増幅器６３により加算され、加算値（Ｖa ＋
Ｖb ）が所定の基準電圧Ｖref となるように比較増幅器
６４により光源７の発光光量が制御される。
【００１６】一方、非反転増幅器６１ａの出力は非反転
増幅器６２ａにより所定ゲインＫが与えられて、電圧Ｖ
X として出力される。即ち、Ｖxは下記数２式のように
表わされる。
増幅器６２ａにより所定ゲインＫが与えられて、電圧Ｖ
X として出力される。即ち、Ｖxは下記数２式のように
表わされる。
【００１７】
【数２】 Ｖx＝ＫＶa／Ｖref＝ＫＶa／（Ｖa＋Ｖb）
【００１８】上記数２式は、上記数１式より下記数３式
となって表わされる。電圧Ｖx は光位置検出器ＡのＸ方
向の入射位置に相当する。
となって表わされる。電圧Ｖx は光位置検出器ＡのＸ方
向の入射位置に相当する。
【００１９】
【数３】 Ｖx＝ＫＩa／（Ｉa＋Ｉb）＝Ｋｘ／Ｌx
【００２０】同様にして、光電流Ｉc ，Ｉd は各々非反
転増幅器６１ｃ，６１ｄで負荷抵抗（抵抗値Ｒ）で電流
−電圧変換され、各々電圧Ｖc ，Ｖd となる。非反転増
幅器６１ｃの出力は非反転増幅器６２ｃにより所定ゲイ
ンＫが与えられて、電圧Ｖy として出力される。この電
圧Ｖy は光位置検出器ＡのＹ方向の入射位置に相当す
る。
転増幅器６１ｃ，６１ｄで負荷抵抗（抵抗値Ｒ）で電流
−電圧変換され、各々電圧Ｖc ，Ｖd となる。非反転増
幅器６１ｃの出力は非反転増幅器６２ｃにより所定ゲイ
ンＫが与えられて、電圧Ｖy として出力される。この電
圧Ｖy は光位置検出器ＡのＹ方向の入射位置に相当す
る。
【００２１】したがって、２次元移動板８を移動させ、
そのホール８１を透過する光の光位置検出器Ａへの入射
位置を検出することにより、２次元移動板８のホール８
１の位置を知ることができる。
そのホール８１を透過する光の光位置検出器Ａへの入射
位置を検出することにより、２次元移動板８のホール８
１の位置を知ることができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２次元光位置検出器においては以下のごとき問題点があ
った。即ち、透明抵抗層３には光電流Ｉの他に非反転増
幅器６１ａ，６１ｂの入力オフセット電圧ΔＶa ，ΔＶ
bの差による電流ΔＩが下記数４式のようになって流れ
る。
２次元光位置検出器においては以下のごとき問題点があ
った。即ち、透明抵抗層３には光電流Ｉの他に非反転増
幅器６１ａ，６１ｂの入力オフセット電圧ΔＶa ，ΔＶ
bの差による電流ΔＩが下記数４式のようになって流れ
る。
【００２３】
【数４】 ΔＩ＝（ΔＶb−ΔＶa）／Ｒ1
【００２４】このため、実際に非反転増幅器６１ａ，６
１ｂの負荷抵抗を流れる電流Ｉa ，Ｉb は入力オフセッ
ト電圧の極性、大きさにより例えば各々（Ｉa ＋Δ
Ｉ），（Ｉb −ΔＩ）となり位置出力Ｖx は下記数５式
のようになって、誤差電流ΔＩ，オフセット電圧による
位置検出誤差Δｘが生じる。
１ｂの負荷抵抗を流れる電流Ｉa ，Ｉb は入力オフセッ
ト電圧の極性、大きさにより例えば各々（Ｉa ＋Δ
Ｉ），（Ｉb −ΔＩ）となり位置出力Ｖx は下記数５式
のようになって、誤差電流ΔＩ，オフセット電圧による
位置検出誤差Δｘが生じる。
【００２５】
【数５】
【００２６】ところが、従来の光位置検出器Ａの透明抵
抗層３の抵抗値Ｒtは小さいため、光電流Ｉに対する誤
差電流ΔＩの比率が無視できず、位置出力Ｖx の誤差Δ
ｘが大となり、検出精度が悪いと言った問題点があっ
た。
抗層３の抵抗値Ｒtは小さいため、光電流Ｉに対する誤
差電流ΔＩの比率が無視できず、位置出力Ｖx の誤差Δ
ｘが大となり、検出精度が悪いと言った問題点があっ
た。
【００２７】かかる問題点を解決しようと透明抵抗層３
の厚さを減じて抵抗値Ｒt を大にすると、光電流Ｉに対
する誤差電流ΔＩの比率は小となるが、透明抵抗層３の
膜厚の一様性が損なわれるため、位置検出誤差は結局同
様に大となる。
の厚さを減じて抵抗値Ｒt を大にすると、光電流Ｉに対
する誤差電流ΔＩの比率は小となるが、透明抵抗層３の
膜厚の一様性が損なわれるため、位置検出誤差は結局同
様に大となる。
【００２８】また、透明抵抗層３を細線状に形成して抵
抗値Ｒt を上げても同様に誤差電流ΔＩは小となるが、
ａ−Ｓｉ光起電力層４の光照射領域の内、光電流に寄与
する領域はａ−Ｓｉ光起電力層４と透明抵抗層３が重な
りあう部分のみとなり、上記重畳面積が小さい場合に
は、入射光量に対する光電流Ｉもまた小となる。結局光
電流Ｉに対する誤差電流ΔＩの比率は同様に大となり、
さらにオフセット電圧に対するＲ（Ｉa ＋ΔＩ）の比率
は逆に小となって、位置検出誤差は大となる。
抗値Ｒt を上げても同様に誤差電流ΔＩは小となるが、
ａ−Ｓｉ光起電力層４の光照射領域の内、光電流に寄与
する領域はａ−Ｓｉ光起電力層４と透明抵抗層３が重な
りあう部分のみとなり、上記重畳面積が小さい場合に
は、入射光量に対する光電流Ｉもまた小となる。結局光
電流Ｉに対する誤差電流ΔＩの比率は同様に大となり、
さらにオフセット電圧に対するＲ（Ｉa ＋ΔＩ）の比率
は逆に小となって、位置検出誤差は大となる。
【００２９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、光入射位置に対する位置検出精度
を向上できる２次元光位置検出器を提供することを目的
とする。
めになされたもので、光入射位置に対する位置検出精度
を向上できる２次元光位置検出器を提供することを目的
とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】この発明の２次元光位置
検出器は、透明抵抗層、光起電力層、第１の導電層を積
層し、透明抵抗層に２対の直交する第２の導電層が設け
られた光位置検出器において、透明抵抗層が多数の面状
抵抗と隣接する面状抵抗間を接続する細線状抵抗で構成
したものである。
検出器は、透明抵抗層、光起電力層、第１の導電層を積
層し、透明抵抗層に２対の直交する第２の導電層が設け
られた光位置検出器において、透明抵抗層が多数の面状
抵抗と隣接する面状抵抗間を接続する細線状抵抗で構成
したものである。
【００３１】
【作用】この発明の２次元光位置検出器は、第１の導電
層がバイアス電極の作用をし、第２の導電層が検出電極
の作用をし、光起電力層に入射した入射光の位置を多数
の面状抵抗と細線状抵抗で構成した透明抵抗層を介して
２対の各第２の導電層に流入する光電流により検出す
る。
層がバイアス電極の作用をし、第２の導電層が検出電極
の作用をし、光起電力層に入射した入射光の位置を多数
の面状抵抗と細線状抵抗で構成した透明抵抗層を介して
２対の各第２の導電層に流入する光電流により検出す
る。
【００３２】
【実施例】以下、この発明の各実施例を図について説明
する。なお、各図中、同一又は相当部分には同一符号を
付してある。図１はこの発明の一実施例の２次元光位置
検出器の構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＯ−
Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図、図２は光位置検
出器の透明抵抗層のパターン例を示す図である。
する。なお、各図中、同一又は相当部分には同一符号を
付してある。図１はこの発明の一実施例の２次元光位置
検出器の構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＯ−
Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図、図２は光位置検
出器の透明抵抗層のパターン例を示す図である。
【００３３】この実施例は、基本的構成が従来例と同じ
であるが、その透明抵抗層３の構成が異なるものであ
る。図１において、光位置検出器Ａは、例えば透明ガラ
ス板等の基板１上にAl等の２対の直交する検出電極２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが蒸着等により形成され、次に基
板１上に検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとその両端が
重なり合うよう酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）あるいは
酸化スズ（ＳｎＯ2 ）をスパッタリング等により数百〜
千Åの厚さに成膜してパターン化した透明抵抗層３を形
成し、さらにこの上にプラズマＣＶＤ等の蒸着法やスパ
ッタリングにて数千Å程度のａ−Ｓｉ光起電力層４をＰ
層，Ｉ層，Ｎ層の順に透明抵抗層３の巾より広い巾で積
層し、最後にAl等のバイアス電極５を透明抵抗層３と略
同程度の巾に蒸着等で形成する。
であるが、その透明抵抗層３の構成が異なるものであ
る。図１において、光位置検出器Ａは、例えば透明ガラ
ス板等の基板１上にAl等の２対の直交する検出電極２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが蒸着等により形成され、次に基
板１上に検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとその両端が
重なり合うよう酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）あるいは
酸化スズ（ＳｎＯ2 ）をスパッタリング等により数百〜
千Åの厚さに成膜してパターン化した透明抵抗層３を形
成し、さらにこの上にプラズマＣＶＤ等の蒸着法やスパ
ッタリングにて数千Å程度のａ−Ｓｉ光起電力層４をＰ
層，Ｉ層，Ｎ層の順に透明抵抗層３の巾より広い巾で積
層し、最後にAl等のバイアス電極５を透明抵抗層３と略
同程度の巾に蒸着等で形成する。
【００３４】図２にも示すように、透明抵抗層３を多数
の面状抵抗３２と隣接する面状抵抗３２間を接続する細
線状抵抗３１から構成している。この実施例の場合、面
状抵抗３２は、各面が略同寸法の正方形状をなし、マト
リックス状に配列され、隣接する面状抵抗３２の各辺の
中間部が細線状抵抗３１により接続されている。しか
も、面状抵抗３２の内で検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄに各々隣接する面状抵抗３２は細線状抵抗３１を介し
て隣接する検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに各々重畳
接続されている。かかる構成の光位置検出器Ａ等の動作
は従来例と同様なのでその説明を省略する。
の面状抵抗３２と隣接する面状抵抗３２間を接続する細
線状抵抗３１から構成している。この実施例の場合、面
状抵抗３２は、各面が略同寸法の正方形状をなし、マト
リックス状に配列され、隣接する面状抵抗３２の各辺の
中間部が細線状抵抗３１により接続されている。しか
も、面状抵抗３２の内で検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄに各々隣接する面状抵抗３２は細線状抵抗３１を介し
て隣接する検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに各々重畳
接続されている。かかる構成の光位置検出器Ａ等の動作
は従来例と同様なのでその説明を省略する。
【００３５】上記面状抵抗３２間の巾（抵抗が形成され
ていない部分）は、入射光径より小さく設定するのが分
解能上で有利である。しかし、通常入射光径は面状抵抗
３２の面積程度に設定されるため、極端に小とする必要
はない。
ていない部分）は、入射光径より小さく設定するのが分
解能上で有利である。しかし、通常入射光径は面状抵抗
３２の面積程度に設定されるため、極端に小とする必要
はない。
【００３６】透明抵抗層３の面状抵抗３２と細線状抵抗
３１は次の様にして決定すればよい。即ち、ａ−Ｓｉ光
起電力層４に入射する光束面積をＳ、平均照度をＥ、光
電流変換効率をｋとし、ａ−Ｓｉ光起電力層４に対する
透明抵抗層３の重畳面積比をｍとすれば平均光電流Ｉは
下記数６式で与えられる。
３１は次の様にして決定すればよい。即ち、ａ−Ｓｉ光
起電力層４に入射する光束面積をＳ、平均照度をＥ、光
電流変換効率をｋとし、ａ−Ｓｉ光起電力層４に対する
透明抵抗層３の重畳面積比をｍとすれば平均光電流Ｉは
下記数６式で与えられる。
【００３７】
【数６】 Ｉ＝ｋｍＳＥ
【００３８】ここでＸ座標のみに注目してみれば、図８
に示す位置検出回路６における非反転増幅器６１ａ，６
１ｂのオフセット電圧ΔＶa ，ΔＶb に対し、上記数５
式より平均光電流Ｉが所定の誤差許容率α（〈〈１）を
用いて下記数７式となるよう、即ち下記数８式になるよ
う前記重畳面積比ｍを決め、さらに上記数４式より透明
抵抗層３の全抵抗値Ｒt が誤差許容差β（〈〈１）を用
いて、下記数９式となるよう、即ち上記数５式において
誤差電流ΔＩに対してＩ〉〉ΔＩとなるよう面状抵抗３
２及び細線状抵抗３１の大きさを決定して、全抵抗値Ｒ
t を調整する。
に示す位置検出回路６における非反転増幅器６１ａ，６
１ｂのオフセット電圧ΔＶa ，ΔＶb に対し、上記数５
式より平均光電流Ｉが所定の誤差許容率α（〈〈１）を
用いて下記数７式となるよう、即ち下記数８式になるよ
う前記重畳面積比ｍを決め、さらに上記数４式より透明
抵抗層３の全抵抗値Ｒt が誤差許容差β（〈〈１）を用
いて、下記数９式となるよう、即ち上記数５式において
誤差電流ΔＩに対してＩ〉〉ΔＩとなるよう面状抵抗３
２及び細線状抵抗３１の大きさを決定して、全抵抗値Ｒ
t を調整する。
【００３９】
【数７】 Ｉ＝ｋｍＳＥ≧｜ΔＶa＋ΔＶb｜／Ｒa
【００４０】
【数８】 ＲＩ＞＞｜ΔＶa＋ΔＶb｜
【００４１】
【数９】 Ｒt≧｜ΔＶa＋ΔＶb｜／Ｉβ
【００４２】即ち、かかる実施例によれば透明抵抗層３
の全抵抗値Ｒt を従来の単なる単面状の透明抵抗層よ
り、約１０〜１００倍程度高い値とすることができ、単
に透明抵抗層を細線として抵抗値を上げた場合に比較
し、重畳面積比ｍを大きくとれるため、入射光量に対す
る光電流Ｉをあまり減少させることなく、誤差電流ΔＩ
に対する光電流Ｉの比率を従来の光位置検出器よりも大
きくでき、位置検出精度を大巾に向上できる。
の全抵抗値Ｒt を従来の単なる単面状の透明抵抗層よ
り、約１０〜１００倍程度高い値とすることができ、単
に透明抵抗層を細線として抵抗値を上げた場合に比較
し、重畳面積比ｍを大きくとれるため、入射光量に対す
る光電流Ｉをあまり減少させることなく、誤差電流ΔＩ
に対する光電流Ｉの比率を従来の光位置検出器よりも大
きくでき、位置検出精度を大巾に向上できる。
【００４３】図３乃至図５は透明抵抗層３の他の各パタ
ーン例を示している。図３において、透明抵抗層３は、
各面が略同寸法の正方形状でマトリックス状に配列され
た多数の面状抵抗３２と、その対角線上も含めて隣接す
る面状抵抗３２間をその角部間で接続する細線状抵抗３
１から構成されている。
ーン例を示している。図３において、透明抵抗層３は、
各面が略同寸法の正方形状でマトリックス状に配列され
た多数の面状抵抗３２と、その対角線上も含めて隣接す
る面状抵抗３２間をその角部間で接続する細線状抵抗３
１から構成されている。
【００４４】図４において、図３のパターンの透明抵抗
層３のみを４５°回転させた構成をなし、透明抵抗層３
の外周囲の面状抵抗３２は検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄに直接重畳接続されたり、角部で隣接する検出電極
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに細線状抵抗３１を介して重畳
接続されている。
層３のみを４５°回転させた構成をなし、透明抵抗層３
の外周囲の面状抵抗３２は検出電極２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄに直接重畳接続されたり、角部で隣接する検出電極
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに細線状抵抗３１を介して重畳
接続されている。
【００４５】図５において、透明抵抗層３は、各面が略
同寸法の六角形状で蜂の巣状に配列された多数の面状抵
抗３２と、隣接する面状抵抗３２間をその隣接する角部
間で接続する細線状抵抗３１で構成されている。この場
合の外周囲の面状抵抗３２も検出電極２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄに各々直接重畳接続されたり、細線状抵抗３１
を介して各々重畳接続されている。
同寸法の六角形状で蜂の巣状に配列された多数の面状抵
抗３２と、隣接する面状抵抗３２間をその隣接する角部
間で接続する細線状抵抗３１で構成されている。この場
合の外周囲の面状抵抗３２も検出電極２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄに各々直接重畳接続されたり、細線状抵抗３１
を介して各々重畳接続されている。
【００４６】図６はこの発明の他の実施例の光位置検出
器の構成図で、（ａ）は光位置検出器の斜視図、（ｂ）
はそのＯ−Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図であ
る。この実施例においては、基板１として、表面が平滑
なエポキシ，ポリイミド等の樹脂、アルミナ等のセラミ
ック、あるいはステンレス等の金属の不透明なものが用
いられている。
器の構成図で、（ａ）は光位置検出器の斜視図、（ｂ）
はそのＯ−Ｏ′線に沿ったその断面を示す断面図であ
る。この実施例においては、基板１として、表面が平滑
なエポキシ，ポリイミド等の樹脂、アルミナ等のセラミ
ック、あるいはステンレス等の金属の不透明なものが用
いられている。
【００４７】この基板１の上に、順にバイアス電極５、
ａ−Ｓｉ光起電力層４、多数の面状抵抗３２と隣接する
面状抵抗３２間を接続する細線状抵抗３１から構成され
た透明抵抗層３、直交する２対の検出電極２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄを積層している。この場合、ａ−Ｓｉ光起電
力層４はバイアス電極５の上にＮ層，Ｉ層，Ｐ層の順に
成膜してＰＩＮ構造にされている。
ａ−Ｓｉ光起電力層４、多数の面状抵抗３２と隣接する
面状抵抗３２間を接続する細線状抵抗３１から構成され
た透明抵抗層３、直交する２対の検出電極２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄを積層している。この場合、ａ−Ｓｉ光起電
力層４はバイアス電極５の上にＮ層，Ｉ層，Ｐ層の順に
成膜してＰＩＮ構造にされている。
【００４８】この実施例においても、図１の実施例と同
等の効果が得られるとともに、基板１を金属にした場合
には、バイアス電極５を兼ねることが可能となり部品点
数をへらすことができる。また、基板１を樹脂あるいは
プラスチックにした場合には、同じ基板上に光位置検出
器Ａ用の位置検出回路６を実装できる利点がある。
等の効果が得られるとともに、基板１を金属にした場合
には、バイアス電極５を兼ねることが可能となり部品点
数をへらすことができる。また、基板１を樹脂あるいは
プラスチックにした場合には、同じ基板上に光位置検出
器Ａ用の位置検出回路６を実装できる利点がある。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、この発明の２次元光位置
検出器によれば、光起電力層の片面側に形成されている
透明抵抗層を多数の面状抵抗と隣接する面状抵抗間を接
続する細線状抵抗とで構成したので、位置検出回路の非
反転増幅器の入力オフセット電圧の誤差電流の割合を低
減でき、大きな光電流を得ることにより位置分解能を向
上させるとともに、ＬＥＤの発光を最小限として扱える
ことで、長寿命化が図れる。
検出器によれば、光起電力層の片面側に形成されている
透明抵抗層を多数の面状抵抗と隣接する面状抵抗間を接
続する細線状抵抗とで構成したので、位置検出回路の非
反転増幅器の入力オフセット電圧の誤差電流の割合を低
減でき、大きな光電流を得ることにより位置分解能を向
上させるとともに、ＬＥＤの発光を最小限として扱える
ことで、長寿命化が図れる。
【００５０】また、非反転増幅器からの温度ドリフトの
影響を低減できることにより機種選択が制約されないた
め、検出器の構成が簡単にでき、これに加えてコスト低
減も図れる。
影響を低減できることにより機種選択が制約されないた
め、検出器の構成が簡単にでき、これに加えてコスト低
減も図れる。
【図１】この発明の一実施例による２次元光位置検出器
の構成図である。
の構成図である。
【図２】上記一実施例による透明抵抗層のパターン例を
示す図である。
示す図である。
【図３】この発明の他の一実施例による透明抵抗層のパ
ターン例を示す図である。
ターン例を示す図である。
【図４】この発明の他の一実施例による透明抵抗層のパ
ターン例を示す図である。
ターン例を示す図である。
【図５】この発明の他の一実施例による透明抵抗層のパ
ターン例を示す図である。
ターン例を示す図である。
【図６】この発明の他の一実施例による２次元光位置検
出器の構成図である。
出器の構成図である。
【図７】従来の２次元光位置検出器の構成図である。
【図８】光位置センサの構成図である。
１ 基板 ２ 検出電極（第２の導電層） ３ 透明抵抗層 ３１ 細線状抵抗 ３２ 面状抵抗 ４ ａ−Ｓｉ光起電力層（光起電力層） ５ バイアス電極（第１の導電層）
Claims (1)
- 【請求項１】 透明抵抗層と、光起電力層と、第１の導
電層が順次積層され、前記透明抵抗層に２対の直交する
第２の導電層が設けられ、前記透明抵抗層を介して前記
光起電力層に入射した入射光の位置を前記２対の直交す
る第２の導電層に４分割され流入する光電流により検出
する２次元光位置検出器において、前記透明抵抗層が多
数の面状抵抗と隣接する前記面状抵抗間を接続する細線
状抵抗で構成されている事を特徴とする２次元光位置検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13744491A JP2511208B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ２次元光位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13744491A JP2511208B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ２次元光位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363607A JPH04363607A (ja) | 1992-12-16 |
| JP2511208B2 true JP2511208B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=15198767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13744491A Expired - Lifetime JP2511208B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ２次元光位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511208B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2003125A1 (nl) * | 2008-08-05 | 2010-02-08 | Asml Netherlands Bv | Optical position sensor, a position sensitive detector, a lithographic apparatus and a method for determining an absolute position of a movable object to be used in a relative position measurement system. |
| CN102759327A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种用于检测二维光点位置的传感器 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP13744491A patent/JP2511208B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04363607A (ja) | 1992-12-16 |
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