JPS63278284A - 二次元光位置検出装置 - Google Patents
二次元光位置検出装置Info
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- JPS63278284A JPS63278284A JP62112959A JP11295987A JPS63278284A JP S63278284 A JPS63278284 A JP S63278284A JP 62112959 A JP62112959 A JP 62112959A JP 11295987 A JP11295987 A JP 11295987A JP S63278284 A JPS63278284 A JP S63278284A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
直交する2組の対向縁部に入力電極を備えた四角の透明
抵抗膜と、絶縁基板上に形成された導体膜の出力電極と
の間に、光により導通する光導電膜を形成し、光スポッ
トが照射されたX、Y座標を、ポテンショメータの出力
電圧として取り出す二次元光位置検出装置である。
抵抗膜と、絶縁基板上に形成された導体膜の出力電極と
の間に、光により導通する光導電膜を形成し、光スポッ
トが照射されたX、Y座標を、ポテンショメータの出力
電圧として取り出す二次元光位置検出装置である。
本発明は、光導電膜を用いた二次元の光位置検出装置に
関する。
関する。
平面上での光スポットの位置座標が求まる検出装置は、
被接触で被計測物体の空間的な位置座標を計測して、移
動する物体の運動解析などを行う測定装置の検出手段と
して用いられている。
被接触で被計測物体の空間的な位置座標を計測して、移
動する物体の運動解析などを行う測定装置の検出手段と
して用いられている。
また最近では、図面などの座標を電気信号に変換してコ
ンピュータシステムに入力するデジタイザなどで、出力
が大きく、簡易な検出回路と共に使用できるこの種の検
出装置への要望が高まっている。
ンピュータシステムに入力するデジタイザなどで、出力
が大きく、簡易な検出回路と共に使用できるこの種の検
出装置への要望が高まっている。
従来、光学的な二次元位置検出装置として半導体の光起
電力効果を用いたものが知られている。
電力効果を用いたものが知られている。
まず、第4図の従来の一次元光位置検出装置の模式断面
図により動作原理を説明する。
図により動作原理を説明する。
第4図において、高抵抗半導体基板(シリコン)91の
上にP型シリコンよりなる均一な抵抗層92が形成され
ており、該抵抗層92の両端に信号取り出し用の一対の
電極93a、93bが設けられており、またシリコン9
1の下面にはn土層よりなる共通電極94が形成されて
いる。
上にP型シリコンよりなる均一な抵抗層92が形成され
ており、該抵抗層92の両端に信号取り出し用の一対の
電極93a、93bが設けられており、またシリコン9
1の下面にはn土層よりなる共通電極94が形成されて
いる。
シリコン91と抵抗層92との接合面はPN接合され、
光電池を形成している。
光電池を形成している。
両電極93a、93b間の距離をし、抵抗をRLとし、
電極93aからの光スポツl−Hの入射点までの距離を
X、その部分の抵抗をRxとする。光入射位置で発生し
た光生成電荷は、光の入射エネルギに比例する光電流I
Oとして抵抗層92に到達し、それぞれの電極までの抵
抗値に逆比例するように分割され、電極93a、93b
から取り出される。
電極93aからの光スポツl−Hの入射点までの距離を
X、その部分の抵抗をRxとする。光入射位置で発生し
た光生成電荷は、光の入射エネルギに比例する光電流I
Oとして抵抗層92に到達し、それぞれの電極までの抵
抗値に逆比例するように分割され、電極93a、93b
から取り出される。
これらの電流をそれぞれIa、 Ibとすると、となる
。抵抗層92は均一で長さと抵抗値が比例するとすれば
、上式は で表される。 Ia、IbO比を求めると、となりIa
、IbO値から入射エネルギに無関係に光の入射位置を
知ることができる。
。抵抗層92は均一で長さと抵抗値が比例するとすれば
、上式は で表される。 Ia、IbO比を求めると、となりIa
、IbO値から入射エネルギに無関係に光の入射位置を
知ることができる。
第5図は、上記の原理を用いて、二次元計測を行うため
の、従来の二次元光位置検出装置を示す図である。
の、従来の二次元光位置検出装置を示す図である。
図において、四角の平面状に形成された抵抗層92の上
に、直交座標軸に対応して四辺におのおのX1X゛およ
びY、 Y’電極が設けられている。上述の説明はX軸
のみを有する一次元の場合を述べたが、電極がこのよう
に配置された二次元の場合、入射スポット光による光電
流IOは四つの電極に分割して流入する。 これらの電
流は、入射点と電極との距離によりその値が変化する、
すなわち位置の情報を含んだものであるから、対向電極
からの2組の出力電流対Ix、lx’およびIy、Iy
′を用いてそれぞれの対の中で演算を行うことによって
、光スポツト入射点のX座標、Y座標を検出することが
できる。
に、直交座標軸に対応して四辺におのおのX1X゛およ
びY、 Y’電極が設けられている。上述の説明はX軸
のみを有する一次元の場合を述べたが、電極がこのよう
に配置された二次元の場合、入射スポット光による光電
流IOは四つの電極に分割して流入する。 これらの電
流は、入射点と電極との距離によりその値が変化する、
すなわち位置の情報を含んだものであるから、対向電極
からの2組の出力電流対Ix、lx’およびIy、Iy
′を用いてそれぞれの対の中で演算を行うことによって
、光スポツト入射点のX座標、Y座標を検出することが
できる。
上記従来の検出装置では、入射光のエネルギを光起電力
効果により電流に変換して、出力信号として用いている
。光電流は通常、数10nA程度と極めて微弱であり、
その後の演算処理を行うには、高感度の前置増幅器を必
要とした。
効果により電流に変換して、出力信号として用いている
。光電流は通常、数10nA程度と極めて微弱であり、
その後の演算処理を行うには、高感度の前置増幅器を必
要とした。
また、出力電流は位置の情仰は含むが、電流値自体は位
置に比例していないため、複雑な演算処理を行い位置に
比例した値に変換する必要があり、さらに、入射光のエ
ネルギ変動が出力電流に直接影響するので正規化する処
理も必要となる。
置に比例していないため、複雑な演算処理を行い位置に
比例した値に変換する必要があり、さらに、入射光のエ
ネルギ変動が出力電流に直接影響するので正規化する処
理も必要となる。
これらの処理として、例えば、対向電極からの出力の差
および和を求め、その比をとる演算などが行われるが、
この演算のためにX軸、Y軸用の加算、減算および除算
を行うアナログ演算系を必要とした。
および和を求め、その比をとる演算などが行われるが、
この演算のためにX軸、Y軸用の加算、減算および除算
を行うアナログ演算系を必要とした。
以上のように、半導体を用いた従来の二次元光位置検出
装置は、信号処理回路が複雑になり、装置が大がかりに
なるため、高価になるという問題点があった。
装置は、信号処理回路が複雑になり、装置が大がかりに
なるため、高価になるという問題点があった。
第1図は本発明に係る二次元光位置検出装置の平面図、
第2図は第1図におけるA−A’断面図である。
第2図は第1図におけるA−A’断面図である。
本発明は上記問題点を解決するため、直交する2組の対
向縁部に入力電極6a 、 6bおよび6c、6dを備
えた四角の透明抵抗膜5と、絶縁基板直上に形成された
導電膜よりなる共通出力電極3との間に、光導電膜4を
形成してなる二次元光位置検出装置を提供するものであ
る。
向縁部に入力電極6a 、 6bおよび6c、6dを備
えた四角の透明抵抗膜5と、絶縁基板直上に形成された
導電膜よりなる共通出力電極3との間に、光導電膜4を
形成してなる二次元光位置検出装置を提供するものであ
る。
〔作用〕
光導電膜4は光の照射がない状態での抵抗値(暗抵抗)
が高く、はぼ絶縁体であり、光が照射されるとその抵抗
値(明抵抗)が5〜7桁減少し導電性を示す。
が高く、はぼ絶縁体であり、光が照射されるとその抵抗
値(明抵抗)が5〜7桁減少し導電性を示す。
従って上記の如く構成された検出装置の表面に、第2図
のように、スポット光Hが入射すると透明抵抗膜5を通
過して、下層の光導電膜4に達し、その部分が導通部4
aとなって透明抵抗膜5と最下層の共通出力電極3とが
接続される。
のように、スポット光Hが入射すると透明抵抗膜5を通
過して、下層の光導電膜4に達し、その部分が導通部4
aとなって透明抵抗膜5と最下層の共通出力電極3とが
接続される。
ところで、透明抵抗膜5上の対向する入力電極間(例え
ば6a、6b間)に入力電圧が印加されてい電流が流れ
ている。透明抵抗膜上は全面にわたって一様な比抵抗分
布を有するので、その内部では電極からの距離に比例し
た電圧降下が生じている。
ば6a、6b間)に入力電圧が印加されてい電流が流れ
ている。透明抵抗膜上は全面にわたって一様な比抵抗分
布を有するので、その内部では電極からの距離に比例し
た電圧降下が生じている。
すなわち、透明抵抗膜車上の各点は電極からの距離に比
例した電位を有する。
例した電位を有する。
この状態で上記スポット光Hが入射すると、導通部4a
を通じて入射点の電位が共通出力電極3に現れる。
を通じて入射点の電位が共通出力電極3に現れる。
すなわち、第2図で示す本検出装置では、スポット光が
照射された部分4aが、透明抵抗膜+上の位置に比例す
る電圧を取り出す作用、すなわち、あたかもポテンショ
メータにおけるブラシ(摺動子)と同等の作用をするの
で、入射点の位置に比例した電圧を共通出力電極から取
り出すことができる。
照射された部分4aが、透明抵抗膜+上の位置に比例す
る電圧を取り出す作用、すなわち、あたかもポテンショ
メータにおけるブラシ(摺動子)と同等の作用をするの
で、入射点の位置に比例した電圧を共通出力電極から取
り出すことができる。
この際、ブラシ抵抗に相当する導通部の抵抗は数百Ω程
度であり、スポット光の強度変動で若干変化するが、M
Ωオーダの入力インピーダンスを有する通常の検出回路
で電圧だけを測定するので、抵抗値の変動の影響は無視
できる。
度であり、スポット光の強度変動で若干変化するが、M
Ωオーダの入力インピーダンスを有する通常の検出回路
で電圧だけを測定するので、抵抗値の変動の影響は無視
できる。
そして、例えば、X座標、Y座標検出用の2組の対向電
極間に、同一入力端子をスイッチにより切換えて交互に
印加し、共通出力電極からの電圧を、該スイッチの切換
えタイミングに同期させて、2系統に分割することによ
り、二つの座標軸に関する位置情報を時分割で別個に取
り出すことができる。
極間に、同一入力端子をスイッチにより切換えて交互に
印加し、共通出力電極からの電圧を、該スイッチの切換
えタイミングに同期させて、2系統に分割することによ
り、二つの座標軸に関する位置情報を時分割で別個に取
り出すことができる。
以上の如く、光導電膜を用いた本発明による二次元光位
置検出装置は、非接触型のポテンショメ電圧を、外部か
ら供給する入力電圧に比例して大きくすることができ、
かつ、出力電圧は入射光の位置に比例しているので、前
記半導体の光起電力効果を用いた従来の検出装置の如く
前置増幅器や複雑なアナログ演算回路を必要としない。
置検出装置は、非接触型のポテンショメ電圧を、外部か
ら供給する入力電圧に比例して大きくすることができ、
かつ、出力電圧は入射光の位置に比例しているので、前
記半導体の光起電力効果を用いた従来の検出装置の如く
前置増幅器や複雑なアナログ演算回路を必要としない。
以下添付図により本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に係る二次元光位置検出装置の平面図、
第2図は第1図におけるA−A”断面図、第3図は検出
回路接続図である。
第2図は第1図におけるA−A”断面図、第3図は検出
回路接続図である。
第1図、第2図において、2はアルミナなどからなる絶
縁基板で、その上にNiCr−Auなとの導電性薄膜か
らなる共通出力電極3が形成されている。
縁基板で、その上にNiCr−Auなとの導電性薄膜か
らなる共通出力電極3が形成されている。
その上に、Cd (SeS)などを主成分とする厚さ1
〜4μmの光導電膜4と、該光導電膜4の形成領域をは
み出さない範囲にSnO2、ITOなどよりなの四辺に
接して(図は上面の場合を示すが端面でもよい)、互い
に直交する2対の入力電極6a、6bおよび6c、6d
がNiCr−Auなどの導体膜のパターン形成により配
設され、それぞれX座標、Y座標用の電極として用いら
れる。
〜4μmの光導電膜4と、該光導電膜4の形成領域をは
み出さない範囲にSnO2、ITOなどよりなの四辺に
接して(図は上面の場合を示すが端面でもよい)、互い
に直交する2対の入力電極6a、6bおよび6c、6d
がNiCr−Auなどの導体膜のパターン形成により配
設され、それぞれX座標、Y座標用の電極として用いら
れる。
人力電極6a、6bおよび6c、6dの長さは、直交す
る他の座標軸用の電極が透明抵抗膜上に存在することに
よる抵抗膜内の電位勾配の非直線性(エツジエフェクト
による)を除くため、他座標用電極対間の距離に対して
適当に短く定められる。
る他の座標軸用の電極が透明抵抗膜上に存在することに
よる抵抗膜内の電位勾配の非直線性(エツジエフェクト
による)を除くため、他座標用電極対間の距離に対して
適当に短く定められる。
図の点線で囲まれた範囲7は上記の如く形成された検出
装置の光スボソドの検出領域を示し、この内部ではx、
y方向とも光スポットの入射位置の座標と出力電圧との
関係は直線性を保っている。
装置の光スボソドの検出領域を示し、この内部ではx、
y方向とも光スポットの入射位置の座標と出力電圧との
関係は直線性を保っている。
次に、第3図により、上記の如く構成された二次元光位
置検出装置の動作を説明する。
置検出装置の動作を説明する。
図において8は検出回路で、連動する2組の切換えスイ
ッチSl 、S2からなる座標軸切換回路81と、検出
装置1に入力電圧VOを供給する電源82を備えている
。
ッチSl 、S2からなる座標軸切換回路81と、検出
装置1に入力電圧VOを供給する電源82を備えている
。
検出装置1上で距離XOおよびYOを隔てで対向する2
組の入力電極のそれぞれの一方すなわち6a、6cはア
ース電極として電源82のマイナス側に、また他の一方
6.b、6dはスイッチSlを介してプラス側に接続さ
れており、スイッチの切換えにより、入力電圧vOがX
座標用入力電極6bとY座標用入力電極6dに交互に印
加されるようになっている。
組の入力電極のそれぞれの一方すなわち6a、6cはア
ース電極として電源82のマイナス側に、また他の一方
6.b、6dはスイッチSlを介してプラス側に接続さ
れており、スイッチの切換えにより、入力電圧vOがX
座標用入力電極6bとY座標用入力電極6dに交互に印
加されるようになっている。
この状態で光スポットが検出領域内の点P (アース電
極からのX、Y方向の距離がそれぞれx、yの点)に入
射すると、その点で光導電膜体が導通し、下層として形
成されている共通出力電極合が表面の透明抵抗膜÷と導
通部を介して接続し、アース電極と共通出力電極2との
間にx、yに比例した出力電圧v×、Vyがスイッチの
切換周期に同期して交互に発生する。この信号をスイッ
チSlに同期して動作するスイッチS2により2系統に
分離し独立した二つの出力として容易に取り出すことが
できる。
極からのX、Y方向の距離がそれぞれx、yの点)に入
射すると、その点で光導電膜体が導通し、下層として形
成されている共通出力電極合が表面の透明抵抗膜÷と導
通部を介して接続し、アース電極と共通出力電極2との
間にx、yに比例した出力電圧v×、Vyがスイッチの
切換周期に同期して交互に発生する。この信号をスイッ
チSlに同期して動作するスイッチS2により2系統に
分離し独立した二つの出力として容易に取り出すことが
できる。
本発明によれば、入射光の位置に比例した、大きな出力
電圧が得られる構造が簡単な二次元光位置検出装置を提
供することが可能となり、検出回路を簡単な構成とする
こができ、その経済的効果は顕著である。
電圧が得られる構造が簡単な二次元光位置検出装置を提
供することが可能となり、検出回路を簡単な構成とする
こができ、その経済的効果は顕著である。
第1図は、本発明に係る二次元光位置検出装置の平面図
、 第2図は、第1図におけるA−A”断面図、第3図は、
検出回路接続図、 第4図は、従来の一次元光位置検出装置の模式第5図は
、従来の二次元光位置検出装置を示す図・ である。 図において、 1−二次元光位置検出装置、2−絶縁基板、3−共通電
極、 4−光導電膜、4a−導通部、
5−透明抵抗膜、6a、6b、6c、6cl−−
一人力電極、7−検出領域、8−検出回路、
81−座標軸切換回路、82−電源、 9
1− シリコン、92−抵抗層、 93a、
93b −電極、94−共通電極、 で菖る。 第1層
、 第2図は、第1図におけるA−A”断面図、第3図は、
検出回路接続図、 第4図は、従来の一次元光位置検出装置の模式第5図は
、従来の二次元光位置検出装置を示す図・ である。 図において、 1−二次元光位置検出装置、2−絶縁基板、3−共通電
極、 4−光導電膜、4a−導通部、
5−透明抵抗膜、6a、6b、6c、6cl−−
一人力電極、7−検出領域、8−検出回路、
81−座標軸切換回路、82−電源、 9
1− シリコン、92−抵抗層、 93a、
93b −電極、94−共通電極、 で菖る。 第1層
Claims (1)
- 絶縁基板(2)上に、導体膜よりなる共通出力電極(
3)と、光導電膜(4)と、四角の透明抵抗膜(5)を
順次に層形成し、該透明抵抗膜(5)の相対する2辺の
縁部と、該2辺に直交する他の2辺の縁部とに該透明抵
抗膜(5)に接続する2組の入力電極(6_a、6_b
および6_c、6_d)を設け、該2組の入力電極(6
_a、6_bおよび6_c、6_d)に入力電圧を印加
してある状態で検出領域(7)に光スポットを照射し、
該光スポットにより照射部の光導電膜(4)が導通状態
となり、前記2組の入力電極(6_a、6_bおよび6
_c、6_d)と共通出力電極(3)との間に発生する
電圧値から光スポットの位置を求めることを特徴とする
二次元光位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62112959A JPS63278284A (ja) | 1987-05-09 | 1987-05-09 | 二次元光位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62112959A JPS63278284A (ja) | 1987-05-09 | 1987-05-09 | 二次元光位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63278284A true JPS63278284A (ja) | 1988-11-15 |
Family
ID=14599817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62112959A Pending JPS63278284A (ja) | 1987-05-09 | 1987-05-09 | 二次元光位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63278284A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5517017A (en) * | 1992-08-21 | 1996-05-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Photosensor for detecting the position of incident light in two dimensions using a pair of film resistors and a photoconductive element sandwiched therebetween |
US5602384A (en) * | 1992-11-06 | 1997-02-11 | Nippondenso Co., Ltd. | Sunlight sensor that detects a distrubition and amount of thermal load |
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 |
CN104819686A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-08-05 | 陈超 | 一种高精度位移定位装置 |
CN106767361A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 陕西科技大学 | 一种精确测量位置与位置变化的装置和方法 |
-
1987
- 1987-05-09 JP JP62112959A patent/JPS63278284A/ja active Pending
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