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技術 受光装置及び位置検出装置

出願人 コーデンシ株式会社
発明者 平田舞福井啓之福田秀雄
出願日 2015年10月6日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-198760
公開日 2017年4月13日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-072453
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置
主要キーワード スリット位置 合成面 除算回路 受光装置 各受光領域 変化率 被測定物 位置検出装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

被測定物の位置を精度良く検出可能であるとともに、電流等の差分を求める場合に適切に算出可能な位置検出装置を提供する。

解決手段

受光装置は、受光素子と、演算部と、を備える。受光素子は、第1受光領域及び第2受光領域を有し、光源から照射された光であって被測定物によって一部が遮られた光を当該第1受光領域及び当該第2受光領域で受光することで、第1受光領域に照射された光に基づく第1出力電流と、第2受光領域に照射された光に基づく第2出力電流と、を出力する。出力部は、第1出力電流及び第2出力電流、又は、第1出力電流及び第2出力電流に基づく値を外部へ出力する。受光素子の受光面と平行な方向であって、第1方向に垂直な方向を第2方向としたときに、第1方向の全体にわたって、第2受光領域の第2方向の長さが、第1受光領域の第2方向の長さ以上である。

概要

背景

従来から、光源と、受光素子と、演算部と、を備えた位置検出装置が知られている。位置検出装置は、光源と受光素子との間を所定の方向に沿って移動する被測定物の位置(例えば被測定物の端部の位置、スリット位置等)を検出する。

光源は、発光ダイオード等であり、光を照射することができる。受光素子は、フォトダイオード等であり、受光面を有している。受光素子は、受光面に照射された光を電流等に変換することで、光を検出することができる。演算部は、受光素子から出力された電流等に基づいて、被測定物の位置を検出する。

具体的には、この構成により、受光素子が検出した光量に基づいて、光源から照射された光が被測定物によってどれだけ遮られたかを検出できるので、被測定物の位置を検出することができる。特許文献1及び2は、この種の位置検出装置を開示する。

特許文献1は、受光面が2分割された構成の受光素子を開示する。具体的には、それぞれの受光領域直角三角形であり、斜辺同士が対向するように配置されている。特許文献1では、2つの受光領域に照射された光を個別に検出して、(一方の出力値)/(2つの合計の出力値)を求めることで、被測定物の位置を検出する。

特許文献2は、特許文献1と同様に、三角形状の2つの受光領域を有しており、これらの受光領域の斜辺同士が対向するように配置されている。また、特許文献2の受光領域は、詳細には、三角形に近似した台形状である。

概要

被測定物の位置を精度良く検出可能であるとともに、電流等の差分を求める場合に適切に算出可能な位置検出装置を提供する。受光装置は、受光素子と、演算部と、を備える。受光素子は、第1受光領域及び第2受光領域を有し、光源から照射された光であって被測定物によって一部が遮られた光を当該第1受光領域及び当該第2受光領域で受光することで、第1受光領域に照射された光に基づく第1出力電流と、第2受光領域に照射された光に基づく第2出力電流と、を出力する。出力部は、第1出力電流及び第2出力電流、又は、第1出力電流及び第2出力電流に基づく値を外部へ出力する。受光素子の受光面と平行な方向であって、第1方向に垂直な方向を第2方向としたときに、第1方向の全体にわたって、第2受光領域の第2方向の長さが、第1受光領域の第2方向の長さ以上である。

目的

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、被測定物の位置を精度良く検出可能であるとともに、電流等の差分を求める場合に適切に算出可能な位置検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被測定物の第1方向の位置を検出するために用いられる受光装置において、第1受光領域及び第2受光領域を有し、光源から照射された光であって被測定物によって一部が遮られた光を当該第1受光領域及び当該第2受光領域で受光することで、前記第1受光領域に照射された光に基づく第1出力電流と、前記第2受光領域に照射された光に基づく第2出力電流と、を出力する受光素子と、前記受光素子が出力した前記第1出力電流及び前記第2出力電流、又は、前記第1出力電流及び前記第2出力電流に基づく値を外部へ出力する出力部と、を備え、前記受光素子の受光面と平行な方向であって、前記第1方向に垂直な方向を第2方向としたときに、前記第1方向の全体にわたって、前記第2受光領域の前記第2方向の長さが、前記第1受光領域の前記第2方向の長さ以上であることを特徴とする受光装置。

請求項2

請求項1に記載の受光装置であって、前記第1方向の一方の端部に近づくに従って、前記第2方向の長さが長くなる形状を第1面形状とし、前記第1方向の他方の端部に近づくに従って、前記第1面形状と同じ割合で前記第2方向の長さが長くなる形状を第2面形状としたときに、前記第1受光領域は、前記第1面形状であり、前記第2受光領域は、前記第1面形状及び前記第2面形状を少なくとも1つずつ組み合わせた形状であることを特徴とする受光装置。

請求項3

請求項2に記載の受光装置であって、前記第1受光領域の前記第1方向の長さは、前記第2受光領域の前記第1方向の長さと同じであり、前記第1受光領域は、前記第1面形状であり、前記第2受光領域は、1つの前記第1面形状と、1つの前記第2面形状と、を組み合わせた形状であることを特徴とする受光装置。

請求項4

請求項2に記載の受光装置であって、前記第1受光領域の前記第1方向の長さは、前記第2受光領域の前記第1方向の長さと同じであり、前記第1受光領域は、前記第1面形状であり、前記第2受光領域は、1つの前記第1面形状と、2つの前記第2面形状と、を組み合わせた形状であることを特徴とする受光装置。

請求項5

請求項1に記載の受光装置であって、前記第1方向の一方の端部に近づくに従って、前記第2方向の長さが長くなる形状を第1面形状とし、前記第1方向の他方の端部に近づくに従って、前記第1面形状と同じ割合で前記第2方向の長さが長くなる形状を第2面形状とし、前記第1面形状と前記第2面形状を組み合わせた形状を0より大きい倍率で前記第2方向に拡大又は縮小した形状を合成面形状としたときに、前記第1受光領域は、前記第1面形状及び前記合成面形状のうち少なくとも何れかに基づく形状であり、前記第2受光領域は、前記第2面形状及び前記合成面形状のうち少なくとも何れかに基づく形状であり、前記第1受光領域の前記合成面形状の前記倍率と、前記第2受光領域の前記倍率と、が異なることを特徴とする受光装置。

請求項6

請求項5に記載の受光装置であって、前記第1受光領域は、前記第1面形状であり、前記第2受光領域は、前記合成面形状であることを特徴とする受光装置。

請求項7

請求項5に記載の受光装置であって、前記第1受光領域は、1つの前記第1面形状と1つの前記合成面形状とを組み合わせた形状であり、前記第2受光領域は、1つの前記第2面形状と1つの前記合成面形状とを組み合わせた形状であることを特徴とする受光装置。

請求項8

請求項1に記載の受光装置であって、請求項2から7の何れかに記載の前記第1受光領域及び前記第2受光領域について、少なくとも一方の受光領域の少なくとも前記第1方向の一端を除去した形状の前記第1受光領域及び前記第2受光領域を有することを特徴とする受光装置。

請求項9

請求項1に記載の受光装置であって、請求項2から7の何れかに記載の前記第1受光領域及び前記第2受光領域について、少なくとも一方の受光領域の少なくとも前記第1方向の一端に所定形状の領域を追加した形状の前記第1受光領域及び前記第2受光領域を有することを特徴とする受光装置。

請求項10

請求項1から9までの何れか一項に記載の受光装置と、前記光源と、を備え、前記出力部は、前記第1出力電流と前記第2出力電流とに基づいて検出された前記被測定物の前記第1方向の位置を出力することを特徴とする位置検出装置

技術分野

0001

本発明は、主として、受光素子を用いて被測定物の位置を検出する受光装置に関する。

背景技術

0002

従来から、光源と、受光素子と、演算部と、を備えた位置検出装置が知られている。位置検出装置は、光源と受光素子との間を所定の方向に沿って移動する被測定物の位置(例えば被測定物の端部の位置、スリット位置等)を検出する。

0003

光源は、発光ダイオード等であり、光を照射することができる。受光素子は、フォトダイオード等であり、受光面を有している。受光素子は、受光面に照射された光を電流等に変換することで、光を検出することができる。演算部は、受光素子から出力された電流等に基づいて、被測定物の位置を検出する。

0004

具体的には、この構成により、受光素子が検出した光量に基づいて、光源から照射された光が被測定物によってどれだけ遮られたかを検出できるので、被測定物の位置を検出することができる。特許文献1及び2は、この種の位置検出装置を開示する。

0005

特許文献1は、受光面が2分割された構成の受光素子を開示する。具体的には、それぞれの受光領域直角三角形であり、斜辺同士が対向するように配置されている。特許文献1では、2つの受光領域に照射された光を個別に検出して、(一方の出力値)/(2つの合計の出力値)を求めることで、被測定物の位置を検出する。

0006

特許文献2は、特許文献1と同様に、三角形状の2つの受光領域を有しており、これらの受光領域の斜辺同士が対向するように配置されている。また、特許文献2の受光領域は、詳細には、三角形に近似した台形状である。

先行技術

0007

特開平10−209489号公報
特開平1−36088号公報

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1のように2つの受光領域の両方を三角形状とした場合、被測定物の移動方向の両端において、三角形の頂点の近傍のみ(っている部分のみ)で光を検出する状況が考えられる。この場合、受光素子が出力する電流等の値が小さくなるため、誤差の影響が大きくなってしまい、被測定物の位置が正確に検出できなくなる。特許文献2の受光領域は、詳細には三角形に近似した台形状であるので、特許文献1よりは誤差の影響が小さくなるが、それでも誤差の影響が被測定物の位置精度に影響する可能性がある。

0009

また、2つの受光面で検出された光に基づいて被測定物の位置を検出する場合、特許文献1で用いた式以外にも、電流等の差分(一方の受光量から他方の受光量を減算した値)を用いることがある。しかし、特許文献1及び2では、被測定物の位置によっては、電流等の差分が負になることがある。演算部が有する回路では、0未満の値は全て0として出力されてしまうことがあるため、特許文献1及び2では、電流等の差分を含む式を用いることが困難となる。

0010

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、被測定物の位置を精度良く検出可能であるとともに、電流等の差分を求める場合に適切に算出可能な位置検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

0011

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

0012

本発明の観点によれば、被測定物の第1方向の位置を検出するために用いられる受光装置において、以下の構成が提供される。即ち、この受光装置は、受光素子と、出力部と、を備える。前記受光素子は、第1受光領域及び第2受光領域を有し、光源から照射された光であって被測定物によって一部が遮られた光を当該第1受光領域及び当該第2受光領域で受光することで、前記第1受光領域に照射された光に基づく第1出力電流と、前記第2受光領域に照射された光に基づく第2出力電流と、を出力する。前記出力部は、前記第1出力電流及び前記第2出力電流、又は、前記第1出力電流及び前記第2出力電流に基づく値を外部へ出力する。前記受光素子の受光面と平行な方向であって、前記第1方向に垂直な方向を第2方向としたときに、前記第1方向の全体にわたって、前記第2受光領域の前記第2方向の長さが、前記第1受光領域の前記第2方向の長さ以上である。

0013

これにより、第2受光領域の第1方向の端部は、第2方向の長さが長くなるため、当該端部又はその近傍のみに光が照射された場合であっても、出力される電流等の値が常に一定以上の値となる。従って、誤差の影響が小さくなるため、被測定物の位置を正確に検出することができる。また、(第2受光領域で出力される電流等)≧(第1受光領域で出力される電流等)が常に成立する。従って、電流等の差分が常に正となるため、例えば電流等の差分を含む式を用いる場合であっても、被測定物の位置を検出できる。

0014

前記の受光装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第1方向の一方の端部に近づくに従って、前記第2方向の長さが長くなる形状を第1面形状とする。前記第1方向の他方の端部に近づくに従って、前記第1面形状と同じ割合で前記第2方向の長さが長くなる形状を第2面形状としたときに、前記第1受光領域は、前記第1面形状である。前記第2受光領域は、前記第1面形状及び前記第2面形状を少なくとも1つずつ組み合わせた形状である。

0015

これにより、例えば第1面形状と第2面形状の第1方向の長さが同じである場合は、(第2受光領域全体に光が照射された場合の電流等の値)=(第1受光領域全体に光が照射された場合の電流等の値)×整数となる構成が、電流等の増幅率ではなく受光領域の大きさによって実現できる。従って、被測定物の位置を求める処理を簡単にすることができる。また、第1面形状と第2面形状の第1方向の長さが異なる場合であっても、第1面形状と第2面形状の傾き(第2方向の長さの変化割合)が同じであるので、例えば複数の第2面形状を組み合わせる等して、様々なバリエーションの受光面を実現できる。

0016

前記の受光装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第1受光領域の前記第1方向の長さは、前記第2受光領域の前記第1方向の長さと同じである。前記第1受光領域は、前記第1面形状である。前記第2受光領域は、1つの前記第1面形状と、1つの前記第2面形状と、を組み合わせた形状である。

0017

これにより、(第1受光領域)/(第2受光領域)が、第1面形状/(第1面形状+第2面形状)に相当するため、被測定物の位置を求める処理を簡単にすることができる。

0018

前記の受光装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第1受光領域の前記第1方向の長さは、前記第2受光領域の前記第1方向の長さと同じである。前記第1受光領域は、前記第1面形状である。前記第2受光領域は、1つの前記第1面形状と、2つの前記第2面形状と、を組み合わせた形状である。

0019

これにより、(第2受光領域−第1受光領域)/(第2受光領域+第1受光領域)が、第1面形状/(第1面形状+第2面形状)に相当するため、被測定物の位置を求める処理を簡単にすることができる。

0020

前記の受光装置において、前記第1面形状と前記第2面形状を組み合わせた形状を0より大きい倍率で前記第2方向に拡大又は縮小した形状を合成面形状としたときに、前記第1受光領域は、前記第1面形状及び前記合成面形状のうち少なくとも何れかに基づく形状であり、前記第2受光領域は、前記第2面形状及び前記合成面形状のうち少なくとも何れかに基づく形状であり、前記第1受光領域の前記合成面形状の前記倍率と、前記第2受光領域の前記倍率と、が異なることが好ましい。

0021

前記の受光装置において、前記第1受光領域は、前記第1面形状であって、前記第2受光領域は、前記合成面形状であっても良い。

0022

前記の受光装置において、前記第1受光領域は、1つの前記第1面形状と1つの前記合成面形状とを組み合わせた形状であって、前記第2受光領域は、1つの前記第2面形状と1つの前記合成面形状とを組み合わせた形状であっても良い。

0023

これにより、各受光領域から出力される電流値を任意に設定できる。

0024

前記の受光装置においては、上記の前記第1受光領域及び前記第2受光領域について、少なくとも一方の受光領域の少なくとも前記第1方向の一端を除去した形状の前記第1受光領域及び前記第2受光領域を有することが好ましい。

0025

これにより、第2受光領域に基づいて出力される電流等の値が常に一定以上の値となる。従って、誤差の影響が小さくなるため、被測定物の位置を正確に検出することができる。

0026

前記の受光装置においては、前記の受光装置においては、上記の前記第1受光領域及び前記第2受光領域について、少なくとも一方の受光領域の少なくとも前記第1方向の一端に所定形状の領域を追加した形状の前記第1受光領域及び前記第2受光領域を有することが好ましい。

0027

これにより、例えば被測定物が傾斜している場合であっても、受光素子から出力される電流等を安定させることができる。

0028

前記受光装置と、前記光源と、前記被測定物の前記第1方向の位置を出力する出力部と、を備える位置検出装置が実現できる。

図面の簡単な説明

0029

本発明の一実施形態に係る位置検出装置の斜視図及び平面図。
受光領域の形状のバリエーションを示す図。
図2(b)の例で用いる演算回路の一例を示す図。
受光領域の第1方向における第2方向の長さの違いと、誤差の影響を説明するグラフ
受光領域の一部を切り取った形状、受光領域に所定の形状を追加した形状、及び第2面形状を複数備えた形状の例を示す図。

実施例

0030

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図1及び図2を参照して、位置検出装置の概要について説明する。

0031

図1に示す位置検出装置1は、所定の方向(第1方向)に沿って移動する被測定物10の第1方向の位置を検出する装置である。被測定物10の位置とは、例えば、被測定物10の端部の位置、又は、被測定物10に形成されたスリットの位置であるが、位置検出装置1のうち、光を遮る部分と遮らない部分の境界であれば様々な位置を検出することができる。

0032

図1に示すように、位置検出装置1は、ケース2と、光源3と、受光素子4と、演算部(出力部)5と、を備える。また、位置検出装置1のうち、少なくとも受光素子4及び演算部5を含む部分が受光装置6に該当する。

0033

ケース2は、直方体状の切欠きを有しており、当該切欠きに光源3及び受光素子4が対向するように配置されている。また、演算部5は、受光素子4の内部に配置されている。被測定物10は、この切欠きを通るように構成されている。なお、本実施形態では、1つのケース2に光源3及び受光素子4が配置されているが、対向するように配置された2つのケースのそれぞれに、光源3と受光素子4が配置されていても良い。

0034

光源3は、発光ダイオード等であり、受光素子4に向けて光を照射する。なお、光源3の構成は発光ダイオードに限られず、蛍光ランプ等であっても良い。光源3は、受光素子4の受光面全体に光を略均一に照射する。

0035

受光素子4は、フォトダイオード等であり、受光面に照射された光量に応じた大きさの電流を出力する。本実施形態では、受光面は2つの領域(第1受光領域4aと第2受光領域4b)に別れている。受光素子4は、第1受光領域4aに照射された光の光量に基づく電流(第1出力電流)と、第2受光領域4bに照射された光の光量に基づく電流(第2出力電流)と、を別々に出力する。光源3と受光素子4の間に被測定物10が位置している場合、光源3が照射した光の一部が被測定物10によって遮られるので、受光素子4の第1出力電流及び第2出力電流が変化する。

0036

演算部5は、所定の回路で構成されており、受光素子4から第1出力電流及び第2出力電流が入力される。演算部5は、第1出力電流及び第2出力電流に基づいて、被測定物10の第1方向の位置を検出する。演算部5は、被測定物10の第1方向の位置(第1出力電流及び第2出力電流に基づく値)を受光装置6の外部の機器へ出力する。

0037

上述したように、被測定物10の位置とは、例えば、被測定物10の端部の位置、又は、被測定物10に形成されたスリットの位置である。図2(a1)には受光面の一部が被測定物10によって遮られている様子が示されている。図2(a2)には、受光面の一部(被測定物10のスリットが形成されている部分)を除いて、全ての受光面が遮られている様子が示されている。ここで、第1受光領域4aは、第1方向の一方の端部に近づくに従って、第2方向の長さが変化する(詳細には一定の変化率で変化する)。従って、図2(a1)及び図2(a2)の何れの場合においても、被測定物10が第1方向に移動するに従って、第1出力電流が変化する。これにより、演算部5は、被測定物10の位置を検出することができる。

0038

次に、図2を参照して、受光素子4の受光面の形状のバリエーションについて説明する。なお、図2に示す例では、図面の見易さを考慮して、第1受光領域と第2受光領域を第2方向に比較的離しているが、通常は第2方向における距離が更に近くなるように配置される(図1を参照)。

0039

図2(a)の例では、受光面は、第1受光領域4a及び第2受光領域4bから構成されている。第1受光領域4aは、第1方向の一方の端部(左)に近づくに従って、第2方向の長さが長くなる直角三角形(第1面形状)である。また、第2受光領域4bは、第1受光領域4aと、第1受光領域4aを180°回転させた直角三角形(第2面形状)と、を1つずつ組み合わせた形状(長方形)である。なお、図2(a)における第2面形状は、「第1方向の他方の端部(右)に近づくに従って、第1受光領域4aと同じ割合で第2方向の長さが長くなる直角三角形」と表現することもできる。

0040

ここで、特許文献1では、2つの受光領域はともに直角三角形状であり、斜辺同士が対向するように配置されている。この場合、被測定物10の位置に関係なく第1出力電流と第2出力電流の和が一定となるので、(第1出力電流)/(第1出力電流+第2出力電流)を演算することで、被測定物の位置を検出することができる。そのため、特許文献1では、加算回路除算回路の両方が必要になるため、回路構成が複雑になる。

0041

これに対し、図2(a)の例では、第2受光領域4bは、特許文献1の(第1出力電流+第2出力電流)に相当する。従って、図2(a)の例では、(第1出力電流)/(第2出力電流)を演算するだけで、被測定物の位置を検出することができる。従って、演算部5に加算回路が不要となるため、回路構成を簡単にすることができる。また、回路構成が簡単になることにより、安定した出力を得ることができる。

0042

次に、図2(b)の例について説明する。図2(b)の例では、受光面は、第1受光領域4c及び第2受光領域4dから構成されている。第1受光領域4cは、第1方向の一方の端部(右)に近づくに従って、第2方向の長さが長くなる直角三角形(第1面形状)である。また、図2(b)の例では、第2面形状は、第1方向の他方の端部(左)に近づくに従って、第1受光領域4cと同じ割合で第2方向の長さが長くなる直角三角形である。第2受光領域4dは、1つの第1面形状(第1受光領域4c)と、2つの第2面形状と、を組み合わせた形状である。

0043

図2(b)の例について別の観点から説明すると、第1受光領域4cは、第2受光領域4bから第1受光領域4aを減算した形状である。また、第2受光領域4dは、第2受光領域4bと第1受光領域4aを組み合わせた形状である。従って、図2(b)の例では、図3に示すような演算回路によって、(第2出力電流−第1出力電流)/(第2出力電流+第1出力電流)を計算することで、図2(a)の例における(第1出力電流)/(第2出力電流)を求めることができる。従って、回路構成を簡単にすることができる。また、図3に示す演算回路では、第1出力電流と第2出力電流がともに0のとき、出力値も0となるため、特許文献1に記載されている「出力値を一定値に固定する機能」が不要となる。

0044

次に、図2(c)の例について説明する。図2(c)の例では、受光面は、第1受光領域4e及び第2受光領域4fから構成されている。第1受光領域4eは第1受光領域4aと同形状(第1面形状)である。第2受光領域4fは、第2受光領域4b(即ち第1面形状と第2面形状を組み合わせた形状)を第2方向に0より大きい倍率βで拡大又は縮小した形状(合成面形状)である。

0045

図2(c)の例では、図2(a)と同様に、(第1出力電流)/(第2出力電流)を演算するだけで、被測定物の位置を検出することができる。図2(c)の例では、図2(a)と比較して、第2出力電流がβ倍となる。従って、(第1出力電流)/(第2出力電流)の傾きを、演算回路ではなく受光面の形状を用いて任意の値に設定することができる。例えば、(第1出力電流)/(第2出力電流)の傾きを大きくすることで、被測定物10の位置を精度良く検出することができる。

0046

次に、図2(d)の例について説明する。図2(d)の例では、受光面は、第1受光領域4g及び第2受光領域4hから構成されている。図2(d)の例では、第1受光領域4cの形状が第1面形状であり、第1受光領域4aの形状が第2面形状である。また、図2(d)の例では、第1面形状と第2面形状を組み合わせて第2方向に0より大きい倍率βで拡大又は縮小した形状が合成面形状である。第1受光領域4gは、1つの第1面形状と1つの合成面形状(倍率γ1)とを組み合わせた形状である。第2受光領域4hは、1つの第2面形状と1つの合成面形状(倍率γ2)を組み合わせた形状である。

0047

また、第1受光領域4g及び第2受光領域4hを別の観点から説明すると、図2(d)に示すように、第1受光領域4gは、第2受光領域4fから第1受光領域4eを減算した形状であり、第2受光領域4hは第2受光領域4fと第1受光領域4eとを組み合わせた形状である。

0048

図2(d)の例では、図2(b)の例と同様に、(第2出力電流−第1出力電流)/(第2出力電流+第1出力電流)を計算することで、図2(a)の例における(第1出力電流)/(第2出力電流)を求めることができる。図2(d)の例では、図2(b)と比較して、第2出力電流がβ倍となる。従って、(第1出力電流)/(第2出力電流)の傾きを、演算回路ではなく受光面の形状を用いて任意の値に設定することができる。例えば、(第1出力電流)/(第2出力電流)の傾きを大きくすることで、被測定物10の位置を精度良く検出することができる。

0049

このように、本実施形態では、第1方向の全体にわたって、第2受光領域の第2方向の長さが、第1受光領域の第2方向の長さ以上である。従って、(第2出力電流−第1出力電流)の演算が常に正となるので、この演算を用いて被測定物10の位置を検出できる(例えば図2(b)、図2(d)等)。

0050

次に、図4を参照して、受光領域の端部のみに光が照射された場合について説明する。

0051

図4(a)は、特許文献1又は第1受光領域4a等のように、直角三角形状の受光領域を有する場合において、受光領域の尖っている方の端部のみに光が照射された場合の出力電流等を示している。横軸はスリットが存在する位置であり、左端が受光領域の端部であり、右に進むに従って端部から離れた位置を示す。「理想」は誤差がないとしたときの出力電流であり、「実測」は実際に計測した出力電流である。実測と理想を比較した「誤差」を参照すれば分かるように、スリット位置が端部に近くなるに従って、誤差が大きくなる。以下、図4(b)から(d)を参照して、このような誤差が生じる理由を簡単に説明する。

0052

図4(b)は、暗電流リーク電流)がどのように誤差として作用するかを示すグラフである。このグラフに示すように、暗電流は受光領域に照射される光(即ちスリット位置)に関係なく略一定である。従って、出力電流が小さくなるに従って(即ちスリット位置が端部に近づくに従って)、誤差の影響が相対的に大きくなる。

0053

図4(c)は、受光素子の受光面の側壁に起因して生じる電流がどのように誤差として作用するかを示すグラフである。このグラフに示すように、側壁に基づく電流は、スリット位置が端部に略一致している場合を除いては、受光領域に照射される光(即ちスリット位置)に関係なく略一定である。従って、出力電流が小さくなるに従って(即ちスリット位置が端部に近づくに従って)、誤差の影響が相対的に大きくなる。

0054

図4(d)は、受光領域の端部の形状の誤差(端部の形状の寸法精度に起因する誤差)がどのように作用するかを示すグラフである。当然ながら、この種の誤差は、受光領域の第2方向の長さが小さくなるに従って影響が大きくなる。

0055

以上のように、受光領域が直角三角形状である場合、スリット位置が端部に近づくに従って、誤差の影響が大きくなる。そのため、被測定物10のスリット位置の検出精度が低下する。

0056

この点、本実施形態の第2受光領域は、「第1方向の全体にわたって、第2方向の長さが、第1受光領域以上である」という特徴を有している。従って、第2受光領域の両端は尖っていないため、上述の誤差の影響が小さくなる。図4(e)は、第2受光領域のこの特徴を示すデータである。図4(e)に示すように、スリット位置が端部近傍であっても、誤差の影響を抑えることができる。そのため、被測定物10のスリット位置の検出精度を向上させることができる。

0057

次に、図5(a)から(d)を参照して、受光領域の一部を切り取った形状の例について説明する。

0058

図5(a)から(d)は、上述した図2(a)から(d)について、第1受光領域及び第2受光領域の第1方向の両端部を切り取った形状である。このような形状を採用することで、受光領域の尖っている部分が存在しなくなるため、図4で説明したように、スリット位置が端部近傍であっても、誤差の影響を抑えることができる。そのため、被測定物10のスリット位置の検出精度を向上させることができる。なお、図5(a)から(d)では、第1受光領域及び第2受光領域の両方について、両端部を切り取った形状を示しているが、第1受光領域及び第2受光領域の一方のみであっても良いし、両端部ではなく片方の端部のみを切り取った形状であっても良い。

0059

次に、図5(e)から(h)を参照して、受光領域に所定の形状を追加した形状の例を示す図である。

0060

図5(e)の第1受光領域4aは、図2(a)の形状について、第1方向の一端(尖っていない方)を第2方向の長さを変えずに第1方向に延ばした形状である。図5(e)の第2受光領域4bは、図2(a)の形状について、第1受光領域4aと異なる方の端部を第2方向の長さを変えずに第1方向に延ばした形状である。このように第1受光領域及び第2受光領域の形状を定めることで、被測定物10が傾斜した場合であっても、出力電流を安定させることができる。図5(f)から図5(h)についても同様の効果が発揮できる。

0061

図5(f)の第1受光領域4cは、図2(b)の形状について、第1方向の一端(尖っていない方)を第1方向に延ばした形状である。図5(f)の第2受光領域4dは、図2(b)の形状について、両方の端部を第1方向に延ばした形状である。図5(f)は、第1受光領域4c及び第2受光領域4dの斜辺の傾斜を維持しつつ、かつ、第1方向の端部を傾斜させずに当該第1方向へ延ばした形状である。

0062

図5(g)は、図2(b)の形状について、第1受光領域4cの第1方向の一端(尖っていない方)と、第2受光領域4dの両端を第1方向に延ばした形状である。また、図5(g)では、第1受光領域4c及び第2受光領域4dの第1方向の端部が傾斜するように延ばした形状である。詳細には、2つの受光領域のうち、相手の受光領域から遠ざかるに従って第1方向の大きさが大きくなるように傾斜している。図5(h)は、図5(g)のように傾斜させずに(第2方向の長さを維持しつつ)受光領域を延ばした形状である。

0063

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

0064

上記実施形態で説明した受光領域の形状は一例であり、別の形状であっても良い。例えば、図2(a)〜(d)の例では、第1受光領域と第2受光領域は、第1方向における長さが同じであるが、図5(i1)に示すように異なっていても良い。具体的には、第1受光領域4iは第1面形状であり、第2受光領域4jは第1面形状と2つの第2面形状とを組み合わせた形状である。2つの第2面形状は、第1方向に並べて配置されている。この例では、(第1出力電流)/(第2出力電流)を用いて被測定物10の位置が検出される。従って、図5(i2)に示すように右側の第2面形状を含む部分では、右側の第2面形状を含む部分よりも、上記の演算結果の傾きが大きくなるため、被測定物10の位置を精度良く検出できる。また、上記実施形態では、第1受光領域と第2受光領域が鉛直方向の上下に並んでいるが、左右に並んでいても良い。この場合、第1方向が上下方向となる。更には、上記実施形態では第1面形状及び第2面形状は直角三角形であるが、直角三角形でなくても良いし、斜辺に代えて曲線であっても良い。また、第1面形状、第2面形状、合成面形状の組合せは、被測定物10の位置が検出できる限り任意であり、上記で説明した例に限られない。

0065

また、上記実施形態では、第1受光領域は、1つの領域であるが、例えば物理的に離れた2つの領域の合計の出力電流が出力される場合、これらの2つの領域を合わせて第1受光領域としても良い。第2受光領域についても同様である。

0066

光源3は、発光ダイオードに限られず、太陽光又は照明等の周囲の光を用いても良い。被測定物10は任意であり、シート状又はディスク状であっても良い。演算部5は、出力電流を電圧に変換して演算を行っても良い。また、演算部5の代わりに、第1出力電流及び第2出力電流を必要に応じて変換等して、外部の機器へ出力する出力部を配置しても良い。

0067

1位置検出装置
2ケース
3光源
4受光素子
4a,4c,4e,4g 第1受光領域
4b,4d,4f,4h 第2受光領域
5演算部(出力部)
10 被測定物

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