JPH0820211B2 - Two-dimensional position sensor - Google Patents
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光の当たった位置を検出する二次元位置セ
ンサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-dimensional position sensor that detects a position where light is applied.
トンネルなどを掘り進む場合、掘削機の堀進方向を正
確に知る必要がある。しかし、掘削機は地中にあるた
め、目視によって掘進方向を知ることは困難である。そ
こで、掘削機の掘進方向を検出するために、掘削機の後
方のトンネル内の所々に、レーザ光源と受光器(位置検
出器)とを配設するとともに、レーザ光を前方と後方の
受光器に向けて出射し、受光器に当たったレーザ光の位
置からトンネルの方向、掘削機の姿勢などを検出するよ
うにしている。そして、近年は、位置検出器としてシリ
コンフォトダイオードの原理を応用した二次元位置セン
サが利用されている。When digging in a tunnel or the like, it is necessary to accurately know the direction of excavation of the excavator. However, since the excavator is underground, it is difficult to visually recognize the direction of excavation. Therefore, in order to detect the direction of excavation of the excavator, a laser light source and a photodetector (position detector) are arranged in various places in the tunnel behind the excavator, and the laser light is detected in front and in the rear. The direction of the tunnel, the posture of the excavator, and the like are detected from the position of the laser light that is emitted toward the light receiver and strikes the light receiver. In recent years, a two-dimensional position sensor applying the principle of a silicon photodiode has been used as a position detector.
この二次元位置センサは、第13図に示すように、空乏
層10を介してP層12とN層14とが設けてあり、正方形状
のP層12の対向した一対の辺に電極16、18を取り付け、
N層14のP層12の電極を設けた辺と異なる一対の辺に電
極20、22を取り付けている。そして、このセンサに光が
当たると、その位置から光電流が発生し、各電極16、1
8、20、22に分割出力される。そこで、各電極から取り
出された電流を演算回路を用いて電圧変換、除算を行
い、例えばX−Y座標電圧として取り出し、光の当たっ
た位置を求める。As shown in FIG. 13, this two-dimensional position sensor is provided with a P layer 12 and an N layer 14 with a depletion layer 10 in between, and an electrode 16, on a pair of opposing sides of the square P layer 12, Attach 18,
Electrodes 20 and 22 are attached to a pair of sides of the N layer 14 different from the side where the electrodes of the P layer 12 are provided. When this sensor is exposed to light, photocurrent is generated from that position, and each electrode 16, 1
The output is divided into 8, 20, and 22. Therefore, the current extracted from each electrode is subjected to voltage conversion and division using an arithmetic circuit, and is extracted as, for example, an XY coordinate voltage, and the position where light is applied is obtained.
しかし、上記した従来の二次元位置センサは、背景光
が当たると、背景光によって発生した光電流も信号光に
よる電流とともに出力されることになり、誤差が生じ易
い。このため、背景光による影響を小さくするために、
信号光を強くする等の処置が必要となる。However, in the above-described conventional two-dimensional position sensor, when the background light strikes, the photocurrent generated by the background light is also output together with the current by the signal light, and an error is likely to occur. Therefore, in order to reduce the influence of background light,
It is necessary to take measures such as strengthening the signal light.
また、第14図のように、外乱光24と信号光26とがセン
サ面上の2個所以上の位置に同時に当たった場合、外乱
光24と信号光26との出力分離が不可能であるため、光の
当たって位置が外乱光24と信号光26とによる重心28とし
て出力され、信号光26が当たった位置を求めることがで
きない。Further, as shown in FIG. 14, when the disturbance light 24 and the signal light 26 strike at two or more positions on the sensor surface at the same time, it is impossible to separate the output of the disturbance light 24 and the signal light 26. The position where the light hits is output as the center of gravity 28 of the ambient light 24 and the signal light 26, and the position where the signal light 26 hits cannot be obtained.
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになさ
れたもので、外乱光による影響の少ない二次元位置セン
サを提供することを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object thereof is to provide a two-dimensional position sensor that is less affected by ambient light.
上記目的を達成するために、本発明は、並列に配置さ
れた複数の第一の電極(X軸)と交差して第二の電極
(Y軸)を複数設け、これら第一の電極と第二の電極と
の少なくともいずれか一方を透明電極にすると共に、前
記第一の電極と前記第二の電極との間に受光素子を介在
させた二次元位置センサにおいて、マイクロコンピュー
タからの制御信号を受けるマルチプレクサ、このマルチ
プレクサの逐次開閉により個々に走査させる受光素子D1
1−Dnn,受光素子の信号をシリーズに1信号ずつ出力
し、かつ上記マルチプレクサの出力を増幅する増幅器、
増幅器の信号を入力する前記マイクロコンピュータとか
ら構成されことを特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a plurality of second electrodes (Y-axis) intersecting with a plurality of first electrodes (X-axis) arranged in parallel. In a two-dimensional position sensor in which at least one of the two electrodes is a transparent electrode and a light receiving element is interposed between the first electrode and the second electrode, a control signal from a microcomputer is transmitted. Multiplexer to receive, light receiving element D1 to scan individually by sequentially opening and closing this multiplexer
1-Dnn, an amplifier that outputs the signal of the light receiving element one by one to the series and amplifies the output of the multiplexer,
It is characterized in that it is composed of the microcomputer for inputting the signal of the amplifier.
また、マイクロコンピュータとマルチプレクサとの間
に、マイクロコンピュータからの制御信号を受け、マル
チプレクサに制御信号を出力するコントローラを設けて
もよい。Further, a controller that receives a control signal from the microcomputer and outputs the control signal to the multiplexer may be provided between the microcomputer and the multiplexer.
さらに、増幅器とマイクロコンピュータとの間に、増
幅器の信号を入力し、(0、1)信号をマイクロコンピ
ュータに出力する比較器を設けることもできる。Further, a comparator which inputs the signal of the amplifier and outputs the (0,1) signal to the microcomputer can be provided between the amplifier and the microcomputer.
上記の如く構成した本発明は、透明電極を介して受光
素子に光りが入射すると、この受光素子の上下面に接触
している第1の電極と第2の電極とに光電流が出力され
る。従って、複数の第1の電極と第2の電極とを順次走
査して信号を取り出すことにより、光が入射した受光素
子の位置を知ることができる。しかも、各電極が出力す
る光電流は、分割出力されたものでないため、大きな光
電流が出力され、外乱光の影響を受けにくい感度の良い
センサを得ることができる。そして、外乱光と信号光と
がセンサ面上の2個所以上の位置に同時に当たったとし
ても、光が当たった各位置を求めることができ、信号光
による出力電流を外乱光による電流から分離でき、信号
光の当たった位置を求めることができる。また、当った
光の断面の形状、寸法も認識できる。According to the present invention configured as described above, when light is incident on the light receiving element through the transparent electrode, a photocurrent is output to the first electrode and the second electrode which are in contact with the upper and lower surfaces of the light receiving element. . Therefore, by sequentially scanning the plurality of first electrodes and the second electrodes and extracting the signal, the position of the light receiving element on which the light is incident can be known. In addition, since the photocurrent output from each electrode is not divided and output, a large photocurrent is output, and a highly sensitive sensor that is not easily affected by ambient light can be obtained. Even if the ambient light and the signal light strike two or more positions on the sensor surface at the same time, each position where the light hits can be obtained, and the output current of the signal light can be separated from the current of the ambient light. , The position where the signal light hits can be obtained. Further, the shape and size of the cross section of the incident light can be recognized.
本発明に係る二次元位置センサの好ましい実施例を、
添付図面に従って詳説する。A preferred embodiment of the two-dimensional position sensor according to the present invention,
Detailed description will be given according to the attached drawings.
第1図は、本発明の実施例に係る二次元位置センサの
正面図である。FIG. 1 is a front view of a two-dimensional position sensor according to an embodiment of the present invention.
第1図において、二次元位置センサ30は、ガラス、セ
ラミックまたは有機材からなる透明基板32上に複数の透
明電極Y1〜Ynが設けてある。透明電極Y1〜Ynは、導電性
酸化錫・インジウム(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化イ
ンジウム(In2O)等によって図の縦方向(Y方向)に帯
状に形成され、図の横方向(X方向)に等間隔に並列に
複数配置してある。また、透明電極Y1〜Ynの上方には、
後述する受光素子を介して複数の電極X1〜Xnが透明電極
Y1〜Ynに直交して形成してある。電極X1〜Xnは、金、
銀、銅、アルミニウム等の金属によって帯状に形成さ
れ、Y方向に等間隔で複数配置されている。In FIG. 1, a two-dimensional position sensor 30 has a plurality of transparent electrodes Y 1 to Y n provided on a transparent substrate 32 made of glass, ceramic or an organic material. The transparent electrodes Y 1 to Y n are formed of conductive tin oxide / indium (ITO), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O), etc. in a strip shape in the vertical direction (Y direction). Are arranged in parallel in the horizontal direction (X direction) at equal intervals. Further, above the transparent electrodes Y 1 to Y n ,
A plurality of electrodes X 1 to X n are transparent electrodes via a light receiving element described later.
It is formed orthogonal to Y 1 to Y n . The electrodes X 1 to X n are gold,
It is formed in a band shape by a metal such as silver, copper, or aluminum, and is arranged in the Y direction at equal intervals.
透明電極Y1〜Ynと電極X1〜Xnとの各交点には、第2図
に示したように、受光素子D11〜Dnnが設けてある。各受
光素子D11〜Dnnは、それぞれP層34、I層36、N層38が
積層され、PINダイオードを構成している。As shown in FIG. 2, light receiving elements D 11 to D nn are provided at the respective intersections of the transparent electrodes Y 1 to Y n and the electrodes X 1 to X n . A P layer 34, an I layer 36, and an N layer 38 are laminated on each of the light receiving elements D 11 to D nn to form a PIN diode.
このように構成した二次元位置センサ30は、各透明電
極Y1〜Ynと電極X1〜Xnとが透明基板32に周辺部に設けた
パット電極部(図示せず)に接続され、このパット電極
部を介してワイヤまたはリード線により周辺回路に接続
されて使用される。そして、各受光素子D11〜Dnnの出力
電流(信号)を検出する場合、第3図に示したように透
明電極Y1〜YnをスイッチSY1〜SYnに接続するとともに、
電極X1〜XnをスイッチSX1〜SXnに接続し、スイッチSY1
〜SYn、SX1〜SXn切り替えることによって行う。すなわ
ち、スイッチSX1を閉じると受光素子D11〜D1nが図示し
ない演算器等に接続され、スイッチSY1を閉じることに
より、受光素子D11のみを選択して出力信号を得ること
ができる。また、スイッチSX1を閉じたままスイッチSY1
を解放し、スイッチSY2を閉じることにより、受光素子D
12のみを選択することができる。このようにして、スイ
ッチSX1〜SXnとスイッチSY1〜SYnとを順次切り替えるこ
とにより、各受光素子D11〜D1nの出力信号を得ることが
できる。In the two-dimensional position sensor 30 configured in this manner, the transparent electrodes Y 1 to Y n and the electrodes X 1 to X n are connected to the pad electrode portion (not shown) provided in the peripheral portion of the transparent substrate 32, It is used by being connected to a peripheral circuit by a wire or a lead wire via the pad electrode portion. When detecting the output current (signal) of each of the light receiving elements D 11 to D nn , the transparent electrodes Y 1 to Y n are connected to the switches SY 1 to SY n as shown in FIG.
Connect electrodes X 1 -X n to switches SX 1 -SX n and switch SY 1
To SY n, performed by switching SX 1 ~SX n. That is, when the switch SX 1 is closed, the light receiving elements D 11 to D 1n are connected to a calculator or the like (not shown), and by closing the switch SY 1 , only the light receiving element D 11 can be selected and an output signal can be obtained. Also, with switch SX 1 closed, switch SY 1
The light receiving element D by releasing the switch and closing the switch SY 2.
Only 12 can be selected. In this way, by switching the switch SX 1 ~SX n and the switch SY 1 to SY n sequentially, it is possible to obtain an output signal of the light receiving elements D 11 to D 1n.
具体的な検出回路は、第4図のように構成される 第4図において、二次元位置センサ30の透明電極Y1〜
Ynは電源供給用のアナログスイッチ40の各チャンネルに
接続され、電極X1〜Xnは信号取り出し用アナログスイッ
チ42の各チャンネルに接続される。アナログスイッチ40
の入出力コモン端子は、電源Vccに接続する。また、ア
ナログスイッチ42の入出力コモン端子には、検出信号を
増幅する増幅器44が接続され、増幅器44の出力信号が比
較器46に入力するようになっている。そして、各アナロ
グスイッチ40、42には、コントローラ48、50が接続さ
れ、コントローラ48、50によって入出力コモン端子と各
チャンネルとの接続、遮断の制御がなされるようになっ
ている。A concrete detection circuit is configured as shown in FIG. 4, and in FIG. 4, the transparent electrodes Y 1 to
Y n is connected to each channel of the analog switch 40 for power supply, and the electrodes X 1 to X n are connected to each channel of the analog switch 42 for signal extraction. Analog switch 40
The I / O common terminal of is connected to the power supply V cc . An amplifier 44 that amplifies the detection signal is connected to the input / output common terminal of the analog switch 42, and the output signal of the amplifier 44 is input to the comparator 46. Controllers 48 and 50 are connected to the analog switches 40 and 42, respectively, and the controllers 48 and 50 control connection and disconnection between the input / output common terminal and each channel.
すなわち、各コントローラ48、50は、第5図のように
バス52、54を介してマイクロコンピュータ56に接続して
あり、マイクロコンピュータ56から制御信号を受けるよ
うになっている。また、コントローラ50は、アナログス
イッチ42の切り替え信号に同期して増幅器44と比較器46
とに信号を出力し、比較器46の出力信号をマイクロコン
ピュータ56に入力する。マイクロコンピュータ56は、電
源Vccに接続したスタビライザ58から駆動電圧が供給さ
れ、二次元位置センサ30の検出データを出力する。That is, each controller 48, 50 is connected to the microcomputer 56 via the buses 52, 54 as shown in FIG. 5, and receives a control signal from the microcomputer 56. Further, the controller 50 synchronizes with the switching signal of the analog switch 42 and the amplifier 44 and the comparator 46.
The signal is output to and, and the output signal of the comparator 46 is input to the microcomputer 56. The microcomputer 56 is supplied with a drive voltage from a stabilizer 58 connected to a power source Vcc , and outputs detection data of the two-dimensional position sensor 30.
光が当たった位置の検出は、次の如くして行う。 The position where the light hits is detected as follows.
まず、マイクロコンピュータ56は、コントローラ48に
制御信号を送出し、アナログスイッチ40の透明電極Y1が
接続してあるチャンネルを入出力コモン端子に接続し、
電極Y1に電圧Vccを印加する。また、マイクロコンピュ
ータ56は、コントローラ50を介してアナログスイッチ42
を作動し、アナログスイッチ42の電極X1が接続してある
チャンネルを入出力コモン端子に接続し、受光素子D11
の出力信号を増幅器44に入力する。増幅器44は、受光素
子D11の信号を増幅して比較器46に送る。比較器46は、
入力してきた値を設定された基準値と比較し、受光素子
D11に光が当たっていれば「H」を出力し、光が当たっ
ていなければ「L」を出力する。比較器46の出力信号
は、コントローラ50を介してマイクロコンピュータ56に
入力され、マイクロコンピュータ56内の図示しないメモ
リに格納される。First, the microcomputer 56 sends a control signal to the controller 48, connects the channel to which the transparent electrode Y 1 of the analog switch 40 is connected to the input / output common terminal,
The voltage V cc is applied to the electrode Y 1 . In addition, the microcomputer 56 uses an analog switch 42 via the controller 50.
Activated and connect the channel electrodes X 1 of the analog switch 42 is connected to the input-output common terminal, the light-receiving element D 11
The output signal of the above is input to the amplifier 44. The amplifier 44 amplifies the signal of the light receiving element D 11 and sends it to the comparator 46. The comparator 46 is
Compare the input value with the set reference value and
If the light hits D 11 , “H” is output, and if the light is not hit, “L” is output. The output signal of the comparator 46 is input to the microcomputer 56 via the controller 50 and stored in a memory (not shown) in the microcomputer 56.
マイクロコンピュータ56は、受光素子D11についての
データを得ると、アナログスイッチ42を切り替えて受光
素子D21についてのデータを同様にしてメモリに格納す
る。以下、同様にしてアナログスイッチ42の各チャンネ
ルを切り替え、電極X1〜Xnを介して受光素子D31〜Dn1の
データを収集し、メモリに格納する。When the microcomputer 56 obtains the data regarding the light receiving element D 11, it switches the analog switch 42 and stores the data regarding the light receiving element D 21 in the memory in the same manner. Thereafter, similarly, each channel of the analog switch 42 is switched, data of the light receiving elements D 31 to D n1 is collected via the electrodes X 1 to X n , and stored in the memory.
マイクロコンピュータ56は、受光素子D11〜Dn1につい
てのデータの収集が終了すると、アナログスイッチ40を
切り替えて透明電極Y1を電源Vccから遮断するととも
に、透明電極Y2を電源Vccに接続し、受光素子D12〜Dn2
に電圧Vccを印加する。そして、受光素子D11〜Dn1のデ
ータを収集したときと同様に、アナログスイッチ42を順
次切り替えて受光素子D12〜Dn2のデータをメモリに格納
する。The microcomputer 56, when the collection of data for the light-receiving element D 11 to D n1 is completed, as well as blocking the transparent electrodes Y 1 switches the analog switch 40 from the power supply V cc, connecting the transparent electrodes Y 2 to the power source V cc Light receiving element D 12 to D n2
The voltage V cc is applied to. Then, similarly to the case of collecting the data of the light receiving elements D 11 to D n1 , the analog switch 42 is sequentially switched to store the data of the light receiving elements D 12 to D n2 in the memory.
このようにして、マイクロコンピュータ56は、受光素
子D11〜Dnnのデータの収集が終了すると、これらのデー
タから光が当たっている中心を演算し、出力装置に出力
する。In this way, when the collection of the data of the light receiving elements D 11 to D nn is completed, the microcomputer 56 calculates the center on which the light is applied from these data and outputs it to the output device.
このように、実施例においては、透明電極Y1〜Ynと電
極X1〜Xnとの交点に設けた受光素子D11〜Dnnの出力信号
を検出するようにしており、従来の広い面積の受光素子
に当たった光により生じた光電流を分割して出力するの
と異なり、外乱光の影響が少なく、また外乱光と信号光
とを分離することができる。As described above, in the embodiment, the output signals of the light receiving elements D 11 to D nn provided at the intersections of the transparent electrodes Y 1 to Y n and the electrodes X 1 to X n are detected, and the conventional wide range is used. Unlike the case of dividing and outputting the photocurrent generated by the light hitting the light receiving element of the area, the influence of the disturbance light is small, and the disturbance light and the signal light can be separated.
なお、前記実施例においては、受光素子D11〜Dnnを透
明基板32にP層、I層、N層の順に積層した場合につい
て説明したが、N層、I層、P層の順に積層してもよ
い。また、前記実施例においては、電極X1〜Xnを金属で
形成した場合について説明したが、電極X1〜Xnを透明電
極としてもよい。そして、二次元位置センサ30の上面
に、保護膜を設けてもよいことは勿論である。In the above embodiment, the case where the light receiving elements D 11 to D nn are laminated on the transparent substrate 32 in the order of P layer, I layer and N layer has been described. However, N layer, I layer and P layer are laminated in this order. May be. Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the electrodes X 1 to X n are formed of metal has been described, but the electrodes X 1 to X n may be transparent electrodes. And, of course, a protective film may be provided on the upper surface of the two-dimensional position sensor 30.
第1実施例 一辺120mmの正方形の透明ガラス板に、Y方向(第1
図の上下方向)に延在させた暑さ1μm、100μm幅のI
TO透明導電体を、X方向(第1図の左右方向)に100μ
m間隔で257本形成し、透明電極を作成する。次いで、
この透明電極上に100μm角、厚さ500ÅのN型シリコン
半導体を100μm間隔で定着させる。その後、N型シリ
コン半導体の上に真正半導体を5000Å定着させてI層を
形成し、このI層の上にP型シリコン半導体を200Å定
着させ、PIN構造のシリコン受光素子を形成する。次
に、X方向に延在させた厚さ1μm、幅100μmの電極
を、シリコン受光素子を通過し、かつ透明電極を横切っ
て金蒸着により257本形成する。First Example A square transparent glass plate with a side of 120 mm was placed in the Y direction (first
I with 1 μm heat and 100 μm width extended in the vertical direction)
100μ of TO transparent conductor in X direction (left and right direction in Fig. 1)
257 pieces are formed at m intervals to form transparent electrodes. Then
An N-type silicon semiconductor of 100 μm square and a thickness of 500 Å is fixed on the transparent electrode at 100 μm intervals. Then, a genuine semiconductor is fixed on the N-type silicon semiconductor by 5000Å to form an I layer, and a P-type silicon semiconductor is fixed on the I layer by 200Å to form a PIN-structured silicon light receiving element. Next, 257 electrodes having a thickness of 1 μm and a width of 100 μm extending in the X direction are formed by gold vapor deposition through the silicon light receiving element and across the transparent electrodes.
このように作成したアモルファスSi:H(水素化シリコ
ン)二次元位置センサ30は、第6図のように透明電極60
と電極62とがリード線64を用いて回路基板66に接続され
る。なお、二次元位置センサの各電極は、第6図のよう
に1つおきに反対側を回路基板に接続してもよいし、第
7図のように各電極の同じ側だけを接続するようにして
もよい。そして、電源供給用のアナログスイッチの入出
力コモン端子を電源に結線し、各チャンネルを各シリコ
ン受光素子のカソードに接続する。一方、信号取り出し
用のアナログスイッチの各チャンネルと受光素子の出力
側(アノード)とをコンデンサを介して結線する。アナ
ログスイッチが8チャンネルの場合、コントロール端子
は3ビットである。また、16チャンネルのアナログスイ
ッチの場合には、コントロール端子が4ビットとなる。
そして、アナログスイッチの数は、16チャンネルのもの
を使用すると、電源供給用として16個、信号取り出し用
として16個の計32個が必要となる。The amorphous Si: H (hydrogenated silicon) two-dimensional position sensor 30 created in this way has a transparent electrode 60 as shown in FIG.
The electrode 62 and the electrode 62 are connected to the circuit board 66 using the lead wire 64. Each electrode of the two-dimensional position sensor may be connected to the circuit board on every other side as shown in FIG. 6, or may be connected to the same side of each electrode as shown in FIG. You may Then, the input / output common terminal of the analog switch for power supply is connected to the power supply, and each channel is connected to the cathode of each silicon light receiving element. On the other hand, each channel of the analog switch for signal extraction and the output side (anode) of the light receiving element are connected via a capacitor. When the analog switch has 8 channels, the control terminal has 3 bits. In the case of a 16-channel analog switch, the control terminal has 4 bits.
If the number of analog switches used is 16 channels, 16 for power supply and 16 for signal extraction, 32 in total are required.
一素子を取り出して図示すると、第8図のようにな
り、各アナログスイッチ68、70のチャンネルと入出力コ
モン端子COとの接続は、コントロール端子A、B、C、
Dを用いて行う。各アナログスイッチのコントロール端
子A、B、C、Dは、コンピュータ72に接続してあり、
インヒビット端子INHはインバータ74、76を介してシフ
トレジスタ78、80に接続してある。そして、シフトレジ
スタ78、80は、コンピュータ72から制御信号を受ける。
なお、信号取り出し用のアナログスイッチ70の入出力コ
モン端子は、増幅器44、比較器46を介してコンピュータ
72に接続される。FIG. 8 shows one element taken out and shown. In FIG. 8, the channels of the analog switches 68 and 70 and the input / output common terminal CO are connected to the control terminals A, B, C, and
Perform with D. The control terminals A, B, C, D of each analog switch are connected to the computer 72,
The inhibit terminal INH is connected to shift registers 78 and 80 via inverters 74 and 76. Then, the shift registers 78 and 80 receive a control signal from the computer 72.
The input / output common terminal of the analog switch 70 for signal extraction is connected to the computer via the amplifier 44 and the comparator 46.
Connected to 72.
コンピュータ72は、複数の電源用アナログスイッチと
信号用アナログスイッチとの内、それぞれの1つをオン
状態にし、他のすべてをオフ状態にする。すなわち、コ
ンピュータ72は、信号を取り出すべき受光素子が接続し
てある電源用アナログスイッチ68と信号用アナログスイ
ッチ70とのインヒビット端子INHに、シフトレジスタ7
8、80を介して「L」を与えてオン状態にするととも
に、他のすべてのアナログスイッチのインヒビット端子
INHに「H」を与えてオフ状態にする。その後、コント
ロール端子に制御信号を送り、前記したように各受光素
子の出力信号を取り込む。The computer 72 turns on one of the plurality of power supply analog switches and the signal analog switch, and turns off all the other analog switches. That is, the computer 72 connects the shift register 7 to the inhibit terminal INH of the analog switch 68 for power supply and the analog switch 70 for signal to which the light receiving element for taking out the signal is connected.
Apply "L" via 8 and 80 to turn it on, and inhibit terminals of all other analog switches.
Apply "H" to INH to turn it off. After that, a control signal is sent to the control terminal to capture the output signal of each light receiving element as described above.
第2実施例 一辺が100mmの透明ガラス板に、Y方向に延在させた
厚さ1μm、幅50μmのSnO2透明電極を、X方向に50μ
m間隔で257本作成する。次に、この透明電極上に厚さ2
00Å、50μm角のp型シリコン半導体を50μm間隔で定
着させる。次いで、P型シリコン半導体上に真正半導体
を5000Åの厚さで定着させてI層を形成し、さらにこの
上にN型シリコン半導体を500Å定着し、PIN構造を有す
る網目状のシリコン受光素子を形成する。その後、透明
電極を横切ってX方向に延在し、かつ受光素子上を通過
させて厚さ1μm、幅50μmの電極を、Y方向に50μm
間隔で257本金蒸着により形成する。Second Example A transparent glass plate having a side of 100 mm and a SnO 2 transparent electrode having a thickness of 1 μm and a width of 50 μm extended in the Y direction, and having a thickness of 50 μm in the X direction.
Create 257 at m intervals. Then put a thickness of 2 on this transparent electrode.
Fix 00-Å, 50μm-square p-type silicon semiconductor at 50μm intervals. Next, a true semiconductor is fixed on the P-type silicon semiconductor to a thickness of 5000Å to form an I layer, and then an N-type silicon semiconductor is fixed on the P-type silicon semiconductor by 500Å to form a mesh-shaped silicon light receiving element having a PIN structure. To do. After that, an electrode having a thickness of 1 μm and a width of 50 μm, which extends in the X direction across the transparent electrode and passes over the light receiving element, has a thickness of 50 μm in the Y direction.
Formed by vapor deposition of 257 gold at intervals.
このように作成したアモルファスSi:Hをリード線を用
いて回路基板に接続する。そして、第9図のように電源
供給用のディジタルマルチプレクサ82の入出力コモン端
子を電源Vccに結線し、各チャンネルを各受光素子のカ
ソードに接続する。また、各受光素子のアノードを比較
器84を介して信号用ディジタルマルチプレクサ86の各チ
ャンネルに接続する。そして、信号用ディジタルマルチ
プレクサ86の入出力コモン端子は、信号取り出し用とし
てコンピュータに接続する。なお、比較器84に代えて、
演算増幅器を用いてもよく、比較器と演算増幅器とを併
用してもよい。The amorphous Si: H thus created is connected to a circuit board using a lead wire. Then, as shown in FIG. 9, the input / output common terminal of the power supply digital multiplexer 82 is connected to the power supply Vcc , and each channel is connected to the cathode of each light receiving element. Further, the anode of each light receiving element is connected to each channel of the signal digital multiplexer 86 via the comparator 84. Then, the input / output common terminal of the signal digital multiplexer 86 is connected to the computer for signal extraction. Instead of the comparator 84,
An operational amplifier may be used, or a comparator and an operational amplifier may be used together.
第9図に示したディジタルマルチプレクサ82、86の制
御は、第1実施例と同様にコンピュータにより行う。The control of the digital multiplexers 82 and 86 shown in FIG. 9 is performed by the computer as in the first embodiment.
第3実施例 一辺が120mmの透明ガラス板に、Y方向に延在させた
厚さ1μm、幅100μmのSnO2透明電極を、X軸方向に1
00μm間隔で257本作成する。次いで、端子取り出し用
電極部を除く透明ガラス板の全面に、アモルファスSi:H
を定着させる。その後、X方向に延在させた100μm幅
の電極を、Y方向に100μm間隔で257本金蒸着により形
成する。そして、パット電極部を基板の周辺部に設け、
このパット電極部をワイヤまたはリード線を用いて周辺
回路に接続する。Third Example A SnO 2 transparent electrode having a thickness of 1 μm and a width of 100 μm, which was extended in the Y direction, was placed on a transparent glass plate having a side of 120 mm in the X-axis direction.
Create 257 lines at intervals of 00 μm. Then, on the entire surface of the transparent glass plate excluding the electrode part for taking out terminals, amorphous Si: H
Fix it. Then, electrodes having a width of 100 μm extending in the X direction are formed by vapor deposition of 257 pieces of gold at intervals of 100 μm in the Y direction. Then, the pad electrode portion is provided in the peripheral portion of the substrate,
The pad electrode portion is connected to the peripheral circuit using a wire or a lead wire.
この実施例の回路は第10図のようになり、カソードを
スイッチAS2を介して電源Vccに接続し、アノードにスイ
ッチAS1を接続して、スイッチAS1、AS2で選択された信
号のみが出力として取り出される。このとき、信号取り
出し回路は、第11図の如くなる。すなわち、受光素子の
アノードが電界効果トランジスタ(FET)90のドレイン
に接続され、ソースがコンピュータに接続され、ゲート
がシフトレジスタ92に接続される。また、受光素子に逆
バイアスを加える場合、第12図のようにFET94のドレイ
ンを電源Vccに接続し、ソースを受光素子のカソードに
接続し、ゲートをシフトレジスタ96に接続する。The circuit of this embodiment is as shown in FIG. 10, in which the cathode is connected to the power supply V cc via the switch AS 2 , the switch AS 1 is connected to the anode, and the signals selected by the switches AS 1 and AS 2 are selected. Only is taken as output. At this time, the signal extraction circuit is as shown in FIG. That is, the anode of the light receiving element is connected to the drain of the field effect transistor (FET) 90, the source is connected to the computer, and the gate is connected to the shift register 92. When a reverse bias is applied to the light receiving element, the drain of the FET 94 is connected to the power supply Vcc , the source is connected to the cathode of the light receiving element, and the gate is connected to the shift register 96, as shown in FIG.
電圧の印加、信号の取り出しは、シフトレジスタにク
ロック信号を入力し、図の左の1番目から順次ゲートを
「H」としてドレイン、ソース間を開くことにより行
う。そして、透明電極の左端上端の最初の1ビットから
左端の透明電極上を1ビットずつ信号を取り出し、Y軸
方向のデータとしてコンピュータに送る。Y軸方向の25
6ビットの信号の送出が終了したならば、次の2番目の
透明電極について同様にしてデータをコンピュータに送
る。A voltage is applied and a signal is taken out by inputting a clock signal to the shift register and sequentially setting the gate to “H” from the first on the left side of the drawing to open between the drain and the source. Then, from the first 1 bit at the upper end of the left end of the transparent electrode, a signal is taken out bit by bit on the transparent electrode at the left end and sent to the computer as data in the Y-axis direction. 25 in the Y-axis direction
When the transmission of the 6-bit signal is completed, the data is sent to the computer in the same manner for the next second transparent electrode.
このようにして全ビットのデータをコンピュータに入
力したならば、コンピュータがデータに基づいて演算
し、光の当たっている位置を求める なお、各実施例に示した二次元センサは、各実施例の
いずれの回路を使用してもよいことは勿論である。In this way, if all bits of data are input to the computer, the computer calculates based on the data and finds the position where the light is applied. The two-dimensional sensor shown in each example is Of course, either circuit may be used.
以上に説明した如く、本発明によれば、交差している
電極間に受光素子を設けたことにより、外乱光による影
響を少なくでき、外乱光による出力と信号光による出力
とを分離することができる。As described above, according to the present invention, by providing the light receiving element between the intersecting electrodes, the influence of the ambient light can be reduced, and the output by the ambient light and the output by the signal light can be separated. it can.
第1図は本発明に係る二次元位置センサの実施例の正面
図、第2図は第1図のII−II線に沿う断面図、第3図は
実施例に係る二次元位置センサの信号取り出し方法の原
理説明図、第4図、第5図は信号取り出し回路の実施例
の説明図、第6図、第7図は回路基板への接続方法の説
明図、第8図は第1実施例の信号取り出し方法の説明
図、第9図は第2実施例の信号取り出し方法の説明図、
第10図は第3実施例の信号取り出し方法の原理説明図、
第11図は第3実施例の信号取り出し用回路図、第12図は
第3実施例の電圧印加用回路図、第13図は従来の二次元
位置センサの斜視図、第14図は従来の二次元位置センサ
の動作説明図である。 30……二次元位置センサ、32……透明基板、34……P
層、36……I層、38……N層、Y1〜Yn……透明電極、X1
〜Xn……電極、D11、D12、D13……受光素子。FIG. 1 is a front view of an embodiment of a two-dimensional position sensor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a signal of the two-dimensional position sensor according to the embodiment. 4 and 5 are explanatory views of an embodiment of a signal extraction circuit, FIGS. 6 and 7 are explanatory views of a method of connecting to a circuit board, and FIG. 8 is a first embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of an example signal extraction method, and FIG. 9 is an explanatory diagram of a signal extraction method of the second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view of the principle of the signal extracting method of the third embodiment,
FIG. 11 is a signal extraction circuit diagram of the third embodiment, FIG. 12 is a voltage application circuit diagram of the third embodiment, FIG. 13 is a perspective view of a conventional two-dimensional position sensor, and FIG. It is operation | movement explanatory drawing of a two-dimensional position sensor. 30 …… two-dimensional position sensor, 32 …… transparent substrate, 34 …… P
Layer, 36 ...... I layer, 38 ...... N layer, Y 1 ~Y n ...... transparent electrodes, X 1
~ X n …… Electrode, D 11 , D 12 , D 13 …… Light receiving element.
Claims (2)
軸)と交差して第二の電極(Y軸)を複数設け、これら
第一の電極と第二の電極との少なくともいずれか一方を
透明電極にすると共に、前記第一の電極と前記第二の電
極との間に受光素子を介在させた二次元位置センサにお
いて、前記第一、第二の電極に対応してそれぞれ設けら
れ、のマイクロコンピュータからの制御信号を受けるマ
ルチプレクサ、該マルチプレクサの遂次開閉により個々
に走査させる受光素子D11−Dnn,該受光素子の信号をシ
リーズに1信号ずつ出力し、かつ上記マルチプレクサの
出力を増幅する増幅器、該増幅器のアナログ信号を(0,
1)信号に変える比較器、該比較器の信号を入力する前
記マイクロコンピュータとから構成されことを特徴とす
る二次元位置センサ。1. A plurality of first electrodes (X) arranged in parallel.
Axis) and a plurality of second electrodes (Y-axis) are provided, and at least one of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode, and the first electrode and the second electrode. A two-dimensional position sensor having a light receiving element interposed between the multiplexer and the electrode, the multiplexer being provided corresponding to each of the first and second electrodes and receiving a control signal from the microcomputer; Light receiving elements D11-Dnn to be individually scanned by opening and closing, an amplifier for outputting the signals of the light receiving elements one by one in series and amplifying the output of the multiplexer, and an analog signal of the amplifier (0,
1) A two-dimensional position sensor comprising a comparator for converting into a signal and the microcomputer for inputting the signal from the comparator.
の間に、マイクロコンピュータからの制御信号を受け、
マルチプレクサに制御信号を出力するコントローラを設
けたことを特徴とする請求項1記載の二次元位置セン
サ。2. A control signal from the microcomputer is received between the microcomputer and the multiplexer,
The two-dimensional position sensor according to claim 1, further comprising a controller that outputs a control signal to the multiplexer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24088488A JPH0820211B2 (en) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | Two-dimensional position sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24088488A JPH0820211B2 (en) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | Two-dimensional position sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290005A JPH0290005A (en) | 1990-03-29 |
| JPH0820211B2 true JPH0820211B2 (en) | 1996-03-04 |
Family
ID=17066132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24088488A Expired - Lifetime JPH0820211B2 (en) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | Two-dimensional position sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820211B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4913857B2 (en) * | 2009-11-09 | 2012-04-11 | 株式会社ミツトヨ | Optical displacement measuring device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129509A (en) * | 1984-11-29 | 1986-06-17 | Komatsu Ltd | Semiconductor optical position detector |
| JPS63111402A (en) * | 1986-10-29 | 1988-05-16 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | position measuring device |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP24088488A patent/JPH0820211B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290005A (en) | 1990-03-29 |
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