【手続補正書】
【提出日】平成26年7月9日(2014.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体に対して光を照射する光照射部と、
前記対象物体からの反射光を受光する受光部とを有し、
前記受光部は、
受光面が複数の受光領域に２次元分割され、各々の前記受光領域ごとに受光した光の強度に応じた電流を出力する分割フォトダイオードと、
前記対象物体からの反射光を集光し前記分割フォトダイオードの前記受光面に前記対象物体の像を結像する受光レンズと、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する出力電流に基づいて、前記受光レンズの光軸と直交する２次元方向における前記対象物体の位置を検出する演算部と
を有する光学的位置検出装置。
【請求項２】
前記分割フォトダイオードは、受光面が当該受光面の中心点に略点対称な２ｎ個の受光領域に分割されており、
前記演算部は、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記２ｎ個の受光領域のうちの互いに隣接するｎ個の受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の一方向における前記対象物体の位置を検出し、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記２ｎ個の受光領域のうち前記ｎ個の受光領域の並び方向に対して直交する方向に隣接しているｎ個の前記受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の他方向における前記対象物体の位置を検出する
請求項１に記載の光学的位置検出装置。
【請求項３】
前記分割フォトダイオードは、受光面が略十字状の分割線によって４個の受光領域に分割されており、
前記演算部は、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記４個の受光領域のうちの互いに隣接する２個の受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の一方向における前記対象物体の位置を検出し、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記４個の受光領域のうち前記２個の受光領域の並び方向に対して直交する方向に隣接している２個の前記受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の他方向における前記対象物体の位置を検出する
請求項１または２に記載の光学的位置検出装置。
【請求項４】
前記演算部は、さらに、前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和と予め定められた基準値との和に対する、前記基準値の割合に基づいて、前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置を検出する
請求項１乃至３の何れかに記載の光学的位置検出装置。
【請求項５】
前記演算部は、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流を対数圧縮し、電圧に変換して出力する対数圧縮回路と、
前記対数圧縮回路から出力される前記電圧を入力し、前記２次元方向の一方向における前記対象物体の位置に応じた電圧を出力する第１の演算回路と、
前記対数圧縮回路から出力される前記電圧を入力し、前記２次元方向の他方向における前記対象物体の位置に応じた電圧を出力する第２の演算回路と
を有する請求項１に記載の光学的位置検出装置。
【請求項６】
前記分割フォトダイオードは、受光面が略十字状の分割線によって４個の受光領域に分割されており、
前記４個の受光領域のうちの特定の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＡ、前記特定の受光領域に隣接する一方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＢ、前記特定の受光領域に隣接する他方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＣ、残りの１個の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＤとするとき、
前記第１の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＢ、ＬｏｇＤが入力される第１および第２のトランジスタと、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＣが入力される第３および第４のトランジスタと、前記第１乃至第４のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第１の定電流源と、前記第１および第２のトランジスタのコレクタと前記第３および第４のトランジスタのコレクタとの間に接続された第１の抵抗と、前記第３および第４のトランジスタのコレクタと前記第１の抵抗との接続点から前記一方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第１のホロワとを有し、
前記第２の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢが入力される第５および第６のトランジスタと、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第７および第８のトランジスタと、前記第５乃至第８のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第２の定電流源と、前記第５および第６のトランジスタのコレクトと前記第７および第８のトランジスタのコレクタとの間に接続された第２の抵抗と、前記第７および第８のトランジスタのコレクタと前記第２の抵抗との接続点から前記他方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第２のホロワとを有する
請求項５に記載の光学的位置検出装置。
【請求項７】
前記分割フォトダイオードは、受光面が略十字状の分割線によって４個の受光領域に分割されており、
前記４個の受光領域のうちの特定の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＡ、前記特定の受光領域に隣接する一方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＢ、前記特定の受光領域に隣接する他方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＣ、残りの１個の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＤとするとき、
前記第１の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＢ、ＬｏｇＤが入力される第１および第２のトランジスタと、前記第１および第２のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第１の定電流源と、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＣが入力される第３および第４のトランジスタと、前記第３および第４のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第２の定電流源と、ベースが前記第１および第２のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第１の抵抗器を介して接地され、エミッタに第３の定電流源が接続された第５のトランジスタと、ベースが前記第３および第４のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが接地され、エミッタが前記第３の定電流源に接続された第６のトランジスタと、前記第５のトランジスタのコレクタと前記第１の抵抗との接続点から前記一方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第１のホロワとを有し、
前記第２の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢが入力される第７および第８のトランジスタと、前記第７および第８のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第４の定電流源と、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第９および第１０のトランジスタと、前記第９および第１０のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第５の定電流源と、ベースが前記第７および第８のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第２の抵抗器を介して接地され、エミッタに第６の定電流源が接続された第１１のトランジスタと、ベースが前記第９および第１０のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが接地され、エミッタが前記第６の定電流源に接続された第１２のトランジスタと、前記第１１のトランジスタのコレクタと前記第２の抵抗との接続点から前記他方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第２のホロワとを有する
請求項５に記載の光学的位置検出装置。
【請求項８】
前記分割フォトダイオードは、受光面が略十字状の分割線によって４個の受光領域に分割されており、
前記４個の受光領域のうちの特定の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＡ、前記特定の受光領域に隣接する一方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＢ、前記特定の受光領域に隣接する他方の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＣ、残りの１個の前記受光領域に対応する前記出力電流を前記対数圧縮回路で対数圧縮して電圧に変換した電圧をＬｏｇＤとするとき、
前記第１の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＢ、ＬｏｇＤが入力される第１および第２のトランジスタと、前記第１および第２のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第１の定電流源と、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＣが入力される第３および第４のトランジスタと、前記第３および第４のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第２の定電流源と、ベースが前記第１および第２のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが前記第１および第２のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタに第３の定電流源が接続された第５のトランジスタと、ベースが前記第３および第４のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第１の抵抗を介して前記第３および第４のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタが前記第３の定電流源に接続された第６のトランジスタと、前記第６のトランジスタのコレクタと前記第１の抵抗との接続点から前記一方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第１のホロワとを有し、
前記第２の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢが入力される第７および第８のトランジスタと、前記第７および第８のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第４の定電流源と、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第９および第１０のトランジスタと、前記第９および第１０のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第５の定電流源と、ベースが前記第７および第８のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが前記第７および第８のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタに第６の定電流源が接続された第１１のトランジスタと、ベースが前記第９および第１０のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第２の抵抗を介して前記第９および第１０のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタが前記第６の定電流源に接続された第１２のトランジスタと、前記第１２のトランジスタのコレクタと前記第２の抵抗との接続点から前記他方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第２のホロワとを有する
請求項５に記載の光学的位置検出装置。
【請求項９】
前記演算部は、さらに、前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を出力する第３の演算回路を有し、
前記第３の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢ、ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第１３乃至第１６のトランジスタと、前記第１３乃至第１６のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第７の定電流源と、エミッタが前記第７の定電流源を介して接地され、コレクタが第３の抵抗を通じて前記第１３乃至第１６のトランジスタのコレクタに接続され、ベースに基準電圧が入力される第１７のトランジスタと、前記第１７のトランジスタのコレクタと前記第３の抵抗との接続点から前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第３のホロワとを有する
請求項６乃至８の何れかに記載の光学的位置検出装置。
【請求項１０】
前記演算部は、さらに、前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を出力する第３の演算回路を有し、
前記第３の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢ、ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第１３乃至第１６のトランジスタと、前記第１３乃至第１６のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第７の定電流源と、エミッタが第８の定電流源を介して接地され、コレクタが前記第１３乃至第１６のトランジスタのコレクタに接続され、ベースに基準電圧が入力される第１７のトランジスタと、ベースが前記第１３乃至第１６のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第３の抵抗器を介して接地され、エミッタに第９の定電流源が接続された第１８のトランジスタと、ベースが前記第１７のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが接地され、エミッタが前記第９の定電流源に接続された第１９のトランジスタと、前記第１８のトランジスタのコレクタと前記第３の抵抗との接続点から前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第３のホロワとを有する
請求項６乃至８の何れかに記載の光学的位置検出装置。
【請求項１１】
前記演算部は、さらに、前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を出力する第３の演算回路を有し、
前記第３の演算回路は、エミッタどうし及びコレクタどうしが互いに接続され、ベースに前記ＬｏｇＡ、ＬｏｇＢ、ＬｏｇＣ、ＬｏｇＤが入力される第１３乃至第１６のトランジスタと、前記第１３乃至第１６のトランジスタのエミッタと接地との間に接続された第７の定電流源と、エミッタが第８の定電流源を介して接地され、コレクタが前記第１３乃至第１６のトランジスタのコレクタに接続され、ベースに基準電圧が入力される第１７のトランジスタと、ベースが前記第１３乃至第１６のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが前記第１３乃至第１６のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタに第９の定電流源が接続された第１８のトランジスタと、ベースが前記第１７のトランジスタのエミッタに接続され、コレクタが第３の抵抗を介して前記第１７のトランジスタのコレクタに接続され、エミッタが前記第９の定電流源Ｉ９に接続された第１９のトランジスタと、前記第１９のトランジスタのコレクタと前記第３の抵抗との接続点から前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置に応じた前記電圧を取り出す第３のホロワとを有する
請求項６乃至８の何れかに記載の光学的位置検出装置。
【請求項１２】
前記光照射部は、発光素子と、前記発光素子から出射した赤外光を拡散光に変換して前記対象物体に照射する散光フィルタとを有する
請求項１乃至１１の何れかに記載の光学的位置検出装置。
【請求項１３】
対象物体に対して光を照射し、
前記対象物体からの反射光を受光レンズによって集光して、受光面が複数の受光領域に２次元分割された分割フォトダイオードの前記受光面に前記対象物体の像を結像し、
前記分割フォトダイオードから前記各々の前記受光領域ごとに受光した光の強度に応じた出力電流を取り出し、
前記取り出した各々の前記出力電流に基づいて、前記受光レンズの光軸と直交する２次元方向における前記対象物体の位置を検出する
光学的位置検出方法。
【請求項１４】
前記分割フォトダイオードは、受光面が略十字状の分割線によって４個の受光領域に分割されており、
前記出力電流に基づく前記対象物体の位置の検出では、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記４個の受光領域のうちの互いに隣接する２個の受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の一方向における前記対象物体の位置を検出し、
前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和に占める、前記４個の受光領域のうち前記２個の受光領域の並び方向に対して直交する方向に隣接している２個の前記受光領域に対応する前記出力電流の和の割合に基づいて、前記２次元方向の他方向における前記対象物体の位置を検出する
請求項１３に記載の光学的位置検出方法。
【請求項１５】
さらに、前記分割フォトダイオードの各々の前記受光領域に対応する前記出力電流の総和と予め定められた基準値との和に対する、前記基準値の割合に基づいて、前記２次元方向と直交する方向における前記対象物体の位置を検出する
請求項１３または１４に記載の光学的位置検出方法。