JP2001280912A - 光電スイッチ - Google Patents
光電スイッチInfo
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出領域内における検出対象物の位置を正確
かつ容易に認識することができる光電スイッチを提供す
ることである。 【解決手段】 光電スイッチ1の表示部30には、位置
情報およびしきい値情報が切り換え表示される。位置情
報は、検出領域D0内における検出対象物500の絶対
的な位置を検出領域D0の端部P1を原点として表す。
しきい値情報は、検出領域D0内における設定位置ST
を検出領域D0の端部P1を原点として表す。選択/決
定/設定スイッチ40を用いて表示部30に表示させる
情報を選択することができるとともに表示部30に表示
される値を設定値として設定することができる。調整ス
イッチを用いて表示部30に表示される情報の値を調整
することができる。PSDとして非線形PSDを用い
る。
かつ容易に認識することができる光電スイッチを提供す
ることである。 【解決手段】 光電スイッチ1の表示部30には、位置
情報およびしきい値情報が切り換え表示される。位置情
報は、検出領域D0内における検出対象物500の絶対
的な位置を検出領域D0の端部P1を原点として表す。
しきい値情報は、検出領域D0内における設定位置ST
を検出領域D0の端部P1を原点として表す。選択/決
定/設定スイッチ40を用いて表示部30に表示させる
情報を選択することができるとともに表示部30に表示
される値を設定値として設定することができる。調整ス
イッチを用いて表示部30に表示される情報の値を調整
することができる。PSDとして非線形PSDを用い
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の検出領域に
おける物体の有無を検出する光電スイッチに関する。
おける物体の有無を検出する光電スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、工場の生産ライン等で物体の
有無を検出するために光電スイッチが用いられている。
光電スイッチは、物体の検出領域に光を投射し、物体か
らの帰還光を受光することにより、物体の有無を判定す
るものである。
有無を検出するために光電スイッチが用いられている。
光電スイッチは、物体の検出領域に光を投射し、物体か
らの帰還光を受光することにより、物体の有無を判定す
るものである。
【0003】このような光電スイッチの1つとして、三
角測量の原理を応用した三角測距方式の光電スイッチが
開発されている。三角測距方式の光電スイッチは距離設
定型光電スイッチと呼ばれている。
角測量の原理を応用した三角測距方式の光電スイッチが
開発されている。三角測距方式の光電スイッチは距離設
定型光電スイッチと呼ばれている。
【0004】図19は従来の三角測距方式の光電スイッ
チの主要部の構成を示す模式図である。
チの主要部の構成を示す模式図である。
【0005】図19において、光電スイッチ800は、
発光ダイオード801、投光レンズ802、受光レンズ
803およびPSD(光位置検出素子)804を備え
る。発光ダイオード801から出射された光は、投光レ
ンズ802を通して検出対象物900に照射される。検
出対象物900からの反射光は、受光レンズ803を通
してPSD804の受光面上に光スポットとして受光さ
れる。
発光ダイオード801、投光レンズ802、受光レンズ
803およびPSD(光位置検出素子)804を備え
る。発光ダイオード801から出射された光は、投光レ
ンズ802を通して検出対象物900に照射される。検
出対象物900からの反射光は、受光レンズ803を通
してPSD804の受光面上に光スポットとして受光さ
れる。
【0006】PSD804の受光面上での光スポットの
位置は、光電スイッチ800と検出対象物900との間
の距離により変化する。検出対象物900が光電スイッ
チ800に近づくと、光スポットはPSD804の受光
面の一端部e1側に形成され、検出対象物900が光電
スイッチ800から離れると、光スポットはPSD80
4の受光面上の他端部e2側に形成される。
位置は、光電スイッチ800と検出対象物900との間
の距離により変化する。検出対象物900が光電スイッ
チ800に近づくと、光スポットはPSD804の受光
面の一端部e1側に形成され、検出対象物900が光電
スイッチ800から離れると、光スポットはPSD80
4の受光面上の他端部e2側に形成される。
【0007】PSD804は、受光面上での光スポット
の位置に応じた2つの受光信号N,Fを出力する。一方
の受光信号NはPSD804の受光面の一端部e1から
光スポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を
有し、他方の受光信号Fは受光面の他端部e2から光ス
ポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有す
る。したがって、2つの受光信号N,Fを用いて光電ス
イッチ800から検出対象物900までの距離を検出す
ることができる。
の位置に応じた2つの受光信号N,Fを出力する。一方
の受光信号NはPSD804の受光面の一端部e1から
光スポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を
有し、他方の受光信号Fは受光面の他端部e2から光ス
ポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有す
る。したがって、2つの受光信号N,Fを用いて光電ス
イッチ800から検出対象物900までの距離を検出す
ることができる。
【0008】発光ダイオード801からの投射光の光軸
上において、検出対象物からの反射光がPSD804の
受光面上に入射可能な範囲が検出領域となる。検出領域
内に予め設定位置STが設定され、設定位置STに対し
て光電スイッチ800に近い側が検出可能範囲となり、
設定位置STに対して光電スイッチ800から離れた側
が非検出範囲となる。光電スイッチ800は、検出可能
範囲からの反射光をPSD804が受光した場合に検出
対象物900が存在すると判定する。
上において、検出対象物からの反射光がPSD804の
受光面上に入射可能な範囲が検出領域となる。検出領域
内に予め設定位置STが設定され、設定位置STに対し
て光電スイッチ800に近い側が検出可能範囲となり、
設定位置STに対して光電スイッチ800から離れた側
が非検出範囲となる。光電スイッチ800は、検出可能
範囲からの反射光をPSD804が受光した場合に検出
対象物900が存在すると判定する。
【0009】図20はPSD804から出力される受光
信号N,Fを用いた判定処理を説明するための図であ
る。受光信号Nと受光信号Fとの差(N−F)が検出領
域内での検出対象物900の位置に対応する。実際の処
理では、受光信号の差(N−F)を全受光量に相当する
(N+F)で除算することにより正規化を行い、位置信
号{(N−F)/(N+F)}を得る。
信号N,Fを用いた判定処理を説明するための図であ
る。受光信号Nと受光信号Fとの差(N−F)が検出領
域内での検出対象物900の位置に対応する。実際の処
理では、受光信号の差(N−F)を全受光量に相当する
(N+F)で除算することにより正規化を行い、位置信
号{(N−F)/(N+F)}を得る。
【0010】図20(a)に示すように、位置信号のレ
ベルが予め設定されたしきい値THよりも高い場合に検
出可能範囲内に検出対象物900が存在すると判定し、
図20(b)に示すように、位置信号のレベルがしきい
値THよりも低い場合に検出可能範囲内に検出対象物9
00が存在しないと判定する。このしきい値THを調整
することにより検出領域内の設定位置STを移動させる
ことができる。
ベルが予め設定されたしきい値THよりも高い場合に検
出可能範囲内に検出対象物900が存在すると判定し、
図20(b)に示すように、位置信号のレベルがしきい
値THよりも低い場合に検出可能範囲内に検出対象物9
00が存在しないと判定する。このしきい値THを調整
することにより検出領域内の設定位置STを移動させる
ことができる。
【0011】図21は従来の光電スイッチにおけるしき
い値の設定方法を説明するための模式図である。光電ス
イッチ800には、しきい値調整用のトリマスイッチ8
10、検出結果を表示する検出表示灯811および検出
の安定性を示す安定性表示灯812が設けられている。
い値の設定方法を説明するための模式図である。光電ス
イッチ800には、しきい値調整用のトリマスイッチ8
10、検出結果を表示する検出表示灯811および検出
の安定性を示す安定性表示灯812が設けられている。
【0012】まず、図21(a)に示すように、検出対
象物900を光電スイッチ800の前方の所定の位置に
配置し、検出表示灯811が点灯するまでトリマスイッ
チ810を右に回す。
象物900を光電スイッチ800の前方の所定の位置に
配置し、検出表示灯811が点灯するまでトリマスイッ
チ810を右に回す。
【0013】次に、図21(b)に示すように、検出対
象物900を取り除き、背景物体901に光が投射され
る状態で検出表示灯811が点灯するまでトリマスイッ
チ810をさらに右に回す。背景物体901がない場合
には、トリマスイッチ810を最大位置に設定する。
象物900を取り除き、背景物体901に光が投射され
る状態で検出表示灯811が点灯するまでトリマスイッ
チ810をさらに右に回す。背景物体901がない場合
には、トリマスイッチ810を最大位置に設定する。
【0014】さらに、図21(c)に示すように、トリ
マスイッチ810を左に戻し、図21(a)の位置と図
21(b)の位置との中間位置に設定する。それによ
り、検出対象物900の位置と背景物体901の位置と
の中間に設定位置STが設定される。
マスイッチ810を左に戻し、図21(a)の位置と図
21(b)の位置との中間位置に設定する。それによ
り、検出対象物900の位置と背景物体901の位置と
の中間に設定位置STが設定される。
【0015】この状態で、検出対象物900が存在する
場合に検出表示灯811および安定性表示灯812が点
灯し、検出対象物900が存在しない場合に検出表示灯
811が消灯し、安定性表示灯812が点灯することを
確認する。安定性表示灯812が点灯しない場合には、
設定位置STと検出対象物900の位置との間または設
定位置STと背景物体901との間の余裕度が小さいた
め、再調整を行う。
場合に検出表示灯811および安定性表示灯812が点
灯し、検出対象物900が存在しない場合に検出表示灯
811が消灯し、安定性表示灯812が点灯することを
確認する。安定性表示灯812が点灯しない場合には、
設定位置STと検出対象物900の位置との間または設
定位置STと背景物体901との間の余裕度が小さいた
め、再調整を行う。
【0016】図22は図19の従来の光電スイッチ80
0の使用状態を示す模式図である。図22(a)に示す
ように、検出対象物900が検出領域の検出可能範囲内
で設定位置STから十分に離れた位置に存在する場合に
は、検出表示灯811が点灯し、かつ安定性表示灯81
2が点灯する。図22(b)に示すように、検出対象物
900が検出領域の検出可能範囲内で設定位置STに近
い位置に存在する場合には、検出表示灯811が点灯
し、安定性表示灯812は消灯する。
0の使用状態を示す模式図である。図22(a)に示す
ように、検出対象物900が検出領域の検出可能範囲内
で設定位置STから十分に離れた位置に存在する場合に
は、検出表示灯811が点灯し、かつ安定性表示灯81
2が点灯する。図22(b)に示すように、検出対象物
900が検出領域の検出可能範囲内で設定位置STに近
い位置に存在する場合には、検出表示灯811が点灯
し、安定性表示灯812は消灯する。
【0017】図22(c)に示すように、検出対象物9
00が検出領域内の設定位置STに存在する場合には、
検出表示灯811が点灯し、安定性表示灯812は消灯
する。図22(d)に示すように、検出対象物900が
検出領域の非検出範囲内で設定位置STに近い位置に存
在する場合には、検出表示灯811が消灯し、安定性表
示灯812も消灯する。図22(e)に示すように、検
出対象物900が検出領域の非検出範囲内で設定位置S
Tから十分に離れた位置に存在する場合には、検出表示
灯811が消灯し、安定性表示灯812は点灯する。
00が検出領域内の設定位置STに存在する場合には、
検出表示灯811が点灯し、安定性表示灯812は消灯
する。図22(d)に示すように、検出対象物900が
検出領域の非検出範囲内で設定位置STに近い位置に存
在する場合には、検出表示灯811が消灯し、安定性表
示灯812も消灯する。図22(e)に示すように、検
出対象物900が検出領域の非検出範囲内で設定位置S
Tから十分に離れた位置に存在する場合には、検出表示
灯811が消灯し、安定性表示灯812は点灯する。
【0018】このように、検出領域の検出可能範囲およ
び非検出範囲内で検出対象物900と設定位置STとの
間の余裕度が小さい場合には、安定性表示灯812が消
灯するため、検出の安定性が低いことがわかる。
び非検出範囲内で検出対象物900と設定位置STとの
間の余裕度が小さい場合には、安定性表示灯812が消
灯するため、検出の安定性が低いことがわかる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
光電スイッチ800においては、検出表示灯811およ
び安定性表示灯812を見ながらトリマスイッチ810
を回すことにより設定位置STを設定および調整するの
で、設定された設定位置STを正確に把握することがで
きず、設定位置STを微調整することが困難である。ま
た、検出対象物900と設定位置STとの間の余裕度お
よび設定位置STと背景物体901との間の余裕度を把
握することも困難である。
光電スイッチ800においては、検出表示灯811およ
び安定性表示灯812を見ながらトリマスイッチ810
を回すことにより設定位置STを設定および調整するの
で、設定された設定位置STを正確に把握することがで
きず、設定位置STを微調整することが困難である。ま
た、検出対象物900と設定位置STとの間の余裕度お
よび設定位置STと背景物体901との間の余裕度を把
握することも困難である。
【0020】また、図22に示したように、検出表示灯
811によれば、検出対象物900が検出領域内の検出
可能範囲に存在するかまたは非検出範囲に存在するかを
知ることはできるが、検出領域内で検出対象物900が
存在する位置を知ることはできない。
811によれば、検出対象物900が検出領域内の検出
可能範囲に存在するかまたは非検出範囲に存在するかを
知ることはできるが、検出領域内で検出対象物900が
存在する位置を知ることはできない。
【0021】さらに、安定性表示灯812によれば、検
出対象物900の位置と設定位置STとの間の余裕度が
低いか高いかを知ることができるが、検出対象物900
の位置と設定位置STとの間の余裕度の程度を知ること
ができない。そのため、検出対象物900と設定位置S
Tとの相対的な位置関係を調整することが困難となる。
出対象物900の位置と設定位置STとの間の余裕度が
低いか高いかを知ることができるが、検出対象物900
の位置と設定位置STとの間の余裕度の程度を知ること
ができない。そのため、検出対象物900と設定位置S
Tとの相対的な位置関係を調整することが困難となる。
【0022】本発明の目的は、検出領域内での検出対象
物の位置を容易かつ正確に認識することができる光電ス
イッチを提供することである。
物の位置を容易かつ正確に認識することができる光電ス
イッチを提供することである。
【0023】本発明の他の目的は、検出領域内での検出
対象物の位置を容易かつ正確に認識することができると
ともに、検出領域における検出可能範囲と非検出範囲と
の境界部に対する検出対象物の相対的な位置関係を容易
かつ正確に調整することができる光電スイッチを提供す
ることである。
対象物の位置を容易かつ正確に認識することができると
ともに、検出領域における検出可能範囲と非検出範囲と
の境界部に対する検出対象物の相対的な位置関係を容易
かつ正確に調整することができる光電スイッチを提供す
ることである。
【0024】
【課題を解決するための手段および発明の効果】(1)
第1の発明 第1の発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投射
するとともに検出領域からの帰還光を受光して三角測距
方式により検出領域における物体の有無を検出する光電
スイッチであって、検出領域に光を投射する発光手段
と、検出領域からの帰還光を受光する位置検出素子と、
検出領域における物体の位置を位置検出素子の出力信号
から算出して位置情報として出力する位置情報算出手段
と、位置情報算出手段から出力された位置情報を数値で
表示する位置情報表示手段とを備えたものである。
第1の発明 第1の発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投射
するとともに検出領域からの帰還光を受光して三角測距
方式により検出領域における物体の有無を検出する光電
スイッチであって、検出領域に光を投射する発光手段
と、検出領域からの帰還光を受光する位置検出素子と、
検出領域における物体の位置を位置検出素子の出力信号
から算出して位置情報として出力する位置情報算出手段
と、位置情報算出手段から出力された位置情報を数値で
表示する位置情報表示手段とを備えたものである。
【0025】本発明に係る光電スイッチにおいては、発
光手段により検出領域に光が投射されるとともに、検出
領域からの帰還光が位置検出素子により受光される。位
置情報算出手段により位置検出素子の出力信号から検出
領域における物体の位置が算出され、位置情報として出
力される。また、位置情報表示手段により位置情報が数
値で表示される。
光手段により検出領域に光が投射されるとともに、検出
領域からの帰還光が位置検出素子により受光される。位
置情報算出手段により位置検出素子の出力信号から検出
領域における物体の位置が算出され、位置情報として出
力される。また、位置情報表示手段により位置情報が数
値で表示される。
【0026】したがって、ユーザは表示手段により表示
される位置情報を見ることにより検出領域内における物
体の位置を容易かつ正確に認識することができる。
される位置情報を見ることにより検出領域内における物
体の位置を容易かつ正確に認識することができる。
【0027】(2)第2の発明 第2の発明に係る光電スイッチは第1の発明に係る光電
スイッチの構成において、位置情報は、検出領域におい
て発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置
を基準として検出領域内の物体の位置を表すものであ
る。
スイッチの構成において、位置情報は、検出領域におい
て発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置
を基準として検出領域内の物体の位置を表すものであ
る。
【0028】この場合、位置情報は、検出領域において
発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置を
基準とする検出領域内の物体の位置を表しているので、
ユーザは表示手段により表示される位置情報を見ること
により検出領域内における物体の絶対的な位置を容易か
つ正確に認識することができる。
発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置を
基準とする検出領域内の物体の位置を表しているので、
ユーザは表示手段により表示される位置情報を見ること
により検出領域内における物体の絶対的な位置を容易か
つ正確に認識することができる。
【0029】(3)第3の発明 第3の発明に係る光電スイッチは、第2の発明に係る光
電スイッチの構成において、検出領域において検出可能
範囲と非検出範囲との境界部の位置を定めるためのしき
い値を設定するためのしきい値設定手段と、しきい値設
定手段により設定されたしきい値を位置情報算出手段に
より算出される位置情報に対応するしきい値情報で表示
するしきい値情報表示手段とをさらに備えたものであ
る。
電スイッチの構成において、検出領域において検出可能
範囲と非検出範囲との境界部の位置を定めるためのしき
い値を設定するためのしきい値設定手段と、しきい値設
定手段により設定されたしきい値を位置情報算出手段に
より算出される位置情報に対応するしきい値情報で表示
するしきい値情報表示手段とをさらに備えたものであ
る。
【0030】この場合、しきい値設定手段によりしきい
値を設定することにより検出領域における検出可能範囲
と非検出範囲との境界部の位置を定めることができる。
また、しきい値情報表示手段によりしきい値が位置情報
に対応するしきい値情報で表示される。
値を設定することにより検出領域における検出可能範囲
と非検出範囲との境界部の位置を定めることができる。
また、しきい値情報表示手段によりしきい値が位置情報
に対応するしきい値情報で表示される。
【0031】したがって、ユーザはしきい値情報表示手
段により表示されたしきい値情報を見ることにより検出
領域において検出可能範囲と非検出範囲との境界部の位
置を容易かつ正確に認識することができるとともに、し
きい値設定手段を用いて検出領域内の検出可能範囲と非
検出範囲との境界部の位置を容易かつ正確に調整するこ
とができる。
段により表示されたしきい値情報を見ることにより検出
領域において検出可能範囲と非検出範囲との境界部の位
置を容易かつ正確に認識することができるとともに、し
きい値設定手段を用いて検出領域内の検出可能範囲と非
検出範囲との境界部の位置を容易かつ正確に調整するこ
とができる。
【0032】(4)第4の発明 第4の発明に係る光電スイッチは、第3の発明に係る光
電スイッチの構成において、位置情報表示手段およびし
きい値情報表示手段は、位置情報またはしきい値情報を
切り換え表示可能な共通の表示部により構成され、表示
部に表示させる情報を選択するための選択手段をさらに
備えたものである。
電スイッチの構成において、位置情報表示手段およびし
きい値情報表示手段は、位置情報またはしきい値情報を
切り換え表示可能な共通の表示部により構成され、表示
部に表示させる情報を選択するための選択手段をさらに
備えたものである。
【0033】この場合、共通の表示部に位置情報または
しきい値情報が切り換え表示される。ユーザは、選択手
段を用いて表示部に表示させる情報を選択することがで
きる。
しきい値情報が切り換え表示される。ユーザは、選択手
段を用いて表示部に表示させる情報を選択することがで
きる。
【0034】(5)第5の発明 第5の発明に係る光電スイッチは、第3または第4の発
明に係る光電スイッチの構成において、位置検出素子の
出力信号およびしきい値設定手段により設定されたしき
い値から検出領域の検出可能範囲内の物体の有無を検出
する検出処理を行う処理手段と、処理手段の検出状態に
関する情報を表示する検出状態表示手段をさらに備えた
ものである。
明に係る光電スイッチの構成において、位置検出素子の
出力信号およびしきい値設定手段により設定されたしき
い値から検出領域の検出可能範囲内の物体の有無を検出
する検出処理を行う処理手段と、処理手段の検出状態に
関する情報を表示する検出状態表示手段をさらに備えた
ものである。
【0035】この場合、位置検出素子の出力信号および
しきい値設定手段により設定されたしきい値から処理手
段により検出領域の検出可能範囲内の物体の有無が検出
され、処理手段の検出状態に関する情報が検出状態表示
手段により表示される。したがって、ユーザは検出状態
表示手段により表示された情報を見ることにより検出領
域の検出可能範囲内の物体の検出状態を容易に認識する
ことができる。
しきい値設定手段により設定されたしきい値から処理手
段により検出領域の検出可能範囲内の物体の有無が検出
され、処理手段の検出状態に関する情報が検出状態表示
手段により表示される。したがって、ユーザは検出状態
表示手段により表示された情報を見ることにより検出領
域の検出可能範囲内の物体の検出状態を容易に認識する
ことができる。
【0036】(6)第6の発明 第6の発明に係る光電スイッチは、第1〜第5のいずれ
かの発明に係る光電スイッチの構成において、位置検出
素子は、検出領域において発光手段に最も近い側の端部
からの帰還光を受ける一端部および最も遠い側の端部か
らの帰還光を受ける他端部を有する受光面を備え、帰還
光の入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合
が受光面の一端部から他端部へ近づくにしたがって増加
する特性を有するものである。
かの発明に係る光電スイッチの構成において、位置検出
素子は、検出領域において発光手段に最も近い側の端部
からの帰還光を受ける一端部および最も遠い側の端部か
らの帰還光を受ける他端部を有する受光面を備え、帰還
光の入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合
が受光面の一端部から他端部へ近づくにしたがって増加
する特性を有するものである。
【0037】検出領域内で検出対象物の位置が発光手段
から遠くなる程、検出領域内における検出対象物の位置
の変化量に対する光電スイッチの受光面上での光スポッ
トの位置の変化量の割合が小さくなる。
から遠くなる程、検出領域内における検出対象物の位置
の変化量に対する光電スイッチの受光面上での光スポッ
トの位置の変化量の割合が小さくなる。
【0038】そこで、位置検出素子において、帰還光の
入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合が受
光面の一端部から他端部に近づくにしたがって増加する
ことにより、検出領域内での検出対象物の位置と位置検
出素子の出力信号との非線形性が改善される。それによ
り、検出領域内での検出対象物の位置を位置情報により
ほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザは、
位置情報により検出領域内での検出対象物の位置をほぼ
正確に認識することができる。また、検出領域内の遠距
離側での距離分解能を改善することができる。
入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合が受
光面の一端部から他端部に近づくにしたがって増加する
ことにより、検出領域内での検出対象物の位置と位置検
出素子の出力信号との非線形性が改善される。それによ
り、検出領域内での検出対象物の位置を位置情報により
ほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザは、
位置情報により検出領域内での検出対象物の位置をほぼ
正確に認識することができる。また、検出領域内の遠距
離側での距離分解能を改善することができる。
【0039】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例における
三角測距方式の光電スイッチを一方向から見た外観斜視
図、図2は図1の光電スイッチを他方向から見た外観斜
視図である。
三角測距方式の光電スイッチを一方向から見た外観斜視
図、図2は図1の光電スイッチを他方向から見た外観斜
視図である。
【0040】図1および図2の光電スイッチ1におい
て、ケーシング10は、互いに対向する端面部11,1
2、互いに対向する背面部13および前面部14、なら
びに互いに対向する側面部15,16を有する直方体形
状に形成されている。例えば、ケーシング10の縦の長
さLは30mmであり、横の長さDは20mmであり、
幅Wは10.8mmである。
て、ケーシング10は、互いに対向する端面部11,1
2、互いに対向する背面部13および前面部14、なら
びに互いに対向する側面部15,16を有する直方体形
状に形成されている。例えば、ケーシング10の縦の長
さLは30mmであり、横の長さDは20mmであり、
幅Wは10.8mmである。
【0041】図2に示すように、ケーシング10の前面
部14には、検出領域に光を投射するとともに検出領域
からの帰還光を受ける投受光部20が設けられている。
図1に示すように、ケーシング10の背面部13には、
表示部30および2つのプッシュ式の調整スイッチ50
が設けられている。ケーシング10の一方の端面部11
には、プッシュ式の選択/決定/設定スイッチ40およ
び表示灯60が設けられている。ケーシング10の背面
部13と他方の端面部12との間の角部には出力ケーブ
ル70が接続されている。ケーシング10の側面部1
5,16は、光電スイッチ1を他の機器に接触させて固
定するために用いられる。
部14には、検出領域に光を投射するとともに検出領域
からの帰還光を受ける投受光部20が設けられている。
図1に示すように、ケーシング10の背面部13には、
表示部30および2つのプッシュ式の調整スイッチ50
が設けられている。ケーシング10の一方の端面部11
には、プッシュ式の選択/決定/設定スイッチ40およ
び表示灯60が設けられている。ケーシング10の背面
部13と他方の端面部12との間の角部には出力ケーブ
ル70が接続されている。ケーシング10の側面部1
5,16は、光電スイッチ1を他の機器に接触させて固
定するために用いられる。
【0042】図3は図1の光電スイッチの構成を示すブ
ロック図である。図3に示すように光電スイッチ1は、
投光レンズ21、LED(発光ダイオード)22、受光
レンズ23、PSD(光位置検出素子)24、制御回路
81、増幅器82,83、LED(発光ダイオード)駆
動回路84、表示部30、選択/決定/設定スイッチ4
0、調整スイッチ50および表示灯60を備える。制御
回路81はメモリ88を内蔵する。
ロック図である。図3に示すように光電スイッチ1は、
投光レンズ21、LED(発光ダイオード)22、受光
レンズ23、PSD(光位置検出素子)24、制御回路
81、増幅器82,83、LED(発光ダイオード)駆
動回路84、表示部30、選択/決定/設定スイッチ4
0、調整スイッチ50および表示灯60を備える。制御
回路81はメモリ88を内蔵する。
【0043】投光レンズ21および受光レンズ23が投
受光部20を構成する。また、LED22、PSD2
4、制御回路81、増幅器82,83およびLED駆動
回路84は図1のケーシング10に内蔵される。
受光部20を構成する。また、LED22、PSD2
4、制御回路81、増幅器82,83およびLED駆動
回路84は図1のケーシング10に内蔵される。
【0044】LED駆動回路84は、制御回路81の制
御によりLED22を駆動する。それにより、LED2
2が光を出射する。LED22から出射された光は、投
光レンズ21を通して検出領域における検出対象物50
0に投射される。検出対象物500からの反射光は、受
光レンズ23を通してPSD24の受光面上に光スポッ
トとして受光される。
御によりLED22を駆動する。それにより、LED2
2が光を出射する。LED22から出射された光は、投
光レンズ21を通して検出領域における検出対象物50
0に投射される。検出対象物500からの反射光は、受
光レンズ23を通してPSD24の受光面上に光スポッ
トとして受光される。
【0045】PSD24は、受光面上での光スポットの
位置に応じた2つの受光信号N,Fを出力する。一方の
受光信号NはPSD24の受光面の一端部e1から光ス
ポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有
し、他方の受光信号Fは受光面の他端部e2から光スポ
ットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有す
る。PSD24から出力される受光信号N,Fは、それ
ぞれ増幅器82,83を介して制御回路81に与えれら
れる。
位置に応じた2つの受光信号N,Fを出力する。一方の
受光信号NはPSD24の受光面の一端部e1から光ス
ポットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有
し、他方の受光信号Fは受光面の他端部e2から光スポ
ットまでの距離に略比例したレベル(電流値)を有す
る。PSD24から出力される受光信号N,Fは、それ
ぞれ増幅器82,83を介して制御回路81に与えれら
れる。
【0046】制御回路81は、図20を用いて説明した
ように、受光信号N,Fおよび予め設定されたしきい値
を用いた判定処理を行う。すなわち、制御回路81は、
PSD24の受光面上での現在の光スポットの位置に応
じた受光信号N,Fに基づいて位置信号{(N−F)/
(N+F)}を算出し、その位置信号の値をしきい値と
比較することにより検出領域における検出対象物500
の有無を検出する。
ように、受光信号N,Fおよび予め設定されたしきい値
を用いた判定処理を行う。すなわち、制御回路81は、
PSD24の受光面上での現在の光スポットの位置に応
じた受光信号N,Fに基づいて位置信号{(N−F)/
(N+F)}を算出し、その位置信号の値をしきい値と
比較することにより検出領域における検出対象物500
の有無を検出する。
【0047】また、制御回路81は、検出結果および検
出の安定性を表示灯60に表示させるとともに、検出結
果を示す検出信号DTを出力ケーブル70を通して外部
に出力する。ここで、検出領域の検出可能範囲内に検出
対象物が存在すると判定した場合をオン状態と呼び、検
出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在しないと判
定した場合をオフ状態と呼ぶ。また、検出の安定性と
は、検出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在する
場合および存在しない場合において位置信号の値としき
い値との差で表わし、その差が所定値以上のときに安定
状態と呼び、その差が所定値よりも小さいときに不安定
状態と呼ぶ。
出の安定性を表示灯60に表示させるとともに、検出結
果を示す検出信号DTを出力ケーブル70を通して外部
に出力する。ここで、検出領域の検出可能範囲内に検出
対象物が存在すると判定した場合をオン状態と呼び、検
出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在しないと判
定した場合をオフ状態と呼ぶ。また、検出の安定性と
は、検出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在する
場合および存在しない場合において位置信号の値としき
い値との差で表わし、その差が所定値以上のときに安定
状態と呼び、その差が所定値よりも小さいときに不安定
状態と呼ぶ。
【0048】さらに、制御回路81は、検出対象物の位
置を示す後述する位置情報(現在の位置信号の値を示す
情報)、しきい値を示すしきい値情報、検出対象物の検
出結果を示す検出情報、位置信号の最大値を示す最大位
置情報、位置信号の最小値を示す最小位置情報、エラー
情報等の各種情報をメモリ88に記憶させる。
置を示す後述する位置情報(現在の位置信号の値を示す
情報)、しきい値を示すしきい値情報、検出対象物の検
出結果を示す検出情報、位置信号の最大値を示す最大位
置情報、位置信号の最小値を示す最小位置情報、エラー
情報等の各種情報をメモリ88に記憶させる。
【0049】また、制御回路81は、メモリ88に記憶
された位置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情
報、最大位置情報、最小位置情報、エラー情報等の各種
情報を表示部30に切り換え表示させる。
された位置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情
報、最大位置情報、最小位置情報、エラー情報等の各種
情報を表示部30に切り換え表示させる。
【0050】選択/決定/設定スイッチ40は、表示部
30に表示させる情報の種類を選択するための選択操作
に用いられるとともに、位置信号に基づいて生成されか
つ調整可能な値を制御回路81の処理に関する設定値
(基準値)として設定するための設定操作に用いられ、
さらに表示部30に表示されかつ後述する調整スイッチ
50により調整された情報の値を制御回路81の処理に
関する新たな設定値(基準値)として決定するための決
定操作に用いられる。ここで、位置信号に基づいて生成
されかつ調整可能な値とは、ある期間またはある状態で
の位置信号の値を用いて算出される値または位置信号自
体の値であり、例えば、ある期間における位置信号の最
大値と最小値との中間の値、2つの状態での位置信号の
値の中間の値、ある状態での位置信号の値等である。
30に表示させる情報の種類を選択するための選択操作
に用いられるとともに、位置信号に基づいて生成されか
つ調整可能な値を制御回路81の処理に関する設定値
(基準値)として設定するための設定操作に用いられ、
さらに表示部30に表示されかつ後述する調整スイッチ
50により調整された情報の値を制御回路81の処理に
関する新たな設定値(基準値)として決定するための決
定操作に用いられる。ここで、位置信号に基づいて生成
されかつ調整可能な値とは、ある期間またはある状態で
の位置信号の値を用いて算出される値または位置信号自
体の値であり、例えば、ある期間における位置信号の最
大値と最小値との中間の値、2つの状態での位置信号の
値の中間の値、ある状態での位置信号の値等である。
【0051】制御回路81は、選択/決定/設定スイッ
チ40の選択操作に応答して表示部30に表示させる情
報の種類を切り換え、選択/決定/設定スイッチ40の
設定操作に応答して上記の位置信号に基づいて生成され
かつ調整可能な値を設定値としてメモリ88に記憶さ
せ、かつ選択/決定/設定スイッチ40の決定操作に応
答して表示部30に表示された情報の値を新たな設定値
としてメモリ88に記憶させる。
チ40の選択操作に応答して表示部30に表示させる情
報の種類を切り換え、選択/決定/設定スイッチ40の
設定操作に応答して上記の位置信号に基づいて生成され
かつ調整可能な値を設定値としてメモリ88に記憶さ
せ、かつ選択/決定/設定スイッチ40の決定操作に応
答して表示部30に表示された情報の値を新たな設定値
としてメモリ88に記憶させる。
【0052】調整スイッチ50は、制御回路81の処理
に関する種々の値のうち表示部30に表示された情報の
値を調整するために用いられる。
に関する種々の値のうち表示部30に表示された情報の
値を調整するために用いられる。
【0053】本実施例では、LED22が発光手段に相
当し、PSD24が位置検出素子に相当し、制御回路8
1が位置情報算出手段および処理手段に相当する。ま
た、表示部30が位置情報表示手段およびしきい値情報
表示手段に相当し、調整スイッチ50がしきい値設定手
段に相当し、選択/決定/設定スイッチ40が選択手段
に相当する。さらに、表示灯60が検出状態表示手段に
相当する。
当し、PSD24が位置検出素子に相当し、制御回路8
1が位置情報算出手段および処理手段に相当する。ま
た、表示部30が位置情報表示手段およびしきい値情報
表示手段に相当し、調整スイッチ50がしきい値設定手
段に相当し、選択/決定/設定スイッチ40が選択手段
に相当する。さらに、表示灯60が検出状態表示手段に
相当する。
【0054】図4は位置情報およびしきい値情報を説明
するための模式図である。LED22からの投射光の光
軸上において、検出対象物からの反射光がPSD24の
受光面上に入射可能な範囲が検出領域D0となる。検出
領域D0内に予め設定位置STが設定される。この設定
位置STは、検出領域D0からの反射光に基づく検出結
果がオン状態とオフ状態とに変化する位置を意味する。
するための模式図である。LED22からの投射光の光
軸上において、検出対象物からの反射光がPSD24の
受光面上に入射可能な範囲が検出領域D0となる。検出
領域D0内に予め設定位置STが設定される。この設定
位置STは、検出領域D0からの反射光に基づく検出結
果がオン状態とオフ状態とに変化する位置を意味する。
【0055】検出領域D0において光電スイッチ1に最
も近い端部P1と設定位置STとの間が検出可能範囲D
1となり、光電スイッチ1から最も離れた端部P2と設
定位置STとの間が非検出範囲D2となる。図3の制御
回路81は、検出可能範囲D1からの反射光をPSD2
4が受光した場合に、検出対象物が存在すると判定す
る。
も近い端部P1と設定位置STとの間が検出可能範囲D
1となり、光電スイッチ1から最も離れた端部P2と設
定位置STとの間が非検出範囲D2となる。図3の制御
回路81は、検出可能範囲D1からの反射光をPSD2
4が受光した場合に、検出対象物が存在すると判定す
る。
【0056】検出領域D0内の検出対象物の位置は、検
出領域D0の端部P1を原点とする位置情報により表さ
れる。例えば、検出領域D0の端部P1の位置情報が0
に設定され、端部P2の位置情報が999に設定され
る。また、設定位置STは、位置情報と同様に、検出領
域D0の端部P1を原点とするしきい値情報により表さ
れる。設定位置STが検出領域D0の端部P1に設定さ
れた場合にはしきい値情報は0となり、設定位置STが
検出領域D0の端部P2に設定された場合にはしきい値
情報は999となる。このような位置情報およびしきい
値情報により検出領域D0内での検出対象物の位置およ
び設定位置STならびに検出対象物の位置と設定位置S
Tとの相対的な関係を容易に把握することができる。
出領域D0の端部P1を原点とする位置情報により表さ
れる。例えば、検出領域D0の端部P1の位置情報が0
に設定され、端部P2の位置情報が999に設定され
る。また、設定位置STは、位置情報と同様に、検出領
域D0の端部P1を原点とするしきい値情報により表さ
れる。設定位置STが検出領域D0の端部P1に設定さ
れた場合にはしきい値情報は0となり、設定位置STが
検出領域D0の端部P2に設定された場合にはしきい値
情報は999となる。このような位置情報およびしきい
値情報により検出領域D0内での検出対象物の位置およ
び設定位置STならびに検出対象物の位置と設定位置S
Tとの相対的な関係を容易に把握することができる。
【0057】図5は図1の光電スイッチ1における表示
部30および表示灯60を示す図である。
部30および表示灯60を示す図である。
【0058】図5(a)に示すように、表示部30に
は、位置情報、しきい値情報等の各種の情報が数字、文
字等のキャラクタで表示される。また、図5(b)に示
すように、表示灯60には、検出結果を表示する検出表
示用LED(発光ダイオード)62aおよび検出の安定
性を表示する安定性表示用LED(発光ダイオード)6
2bが内蔵される。
は、位置情報、しきい値情報等の各種の情報が数字、文
字等のキャラクタで表示される。また、図5(b)に示
すように、表示灯60には、検出結果を表示する検出表
示用LED(発光ダイオード)62aおよび検出の安定
性を表示する安定性表示用LED(発光ダイオード)6
2bが内蔵される。
【0059】検出結果がオン状態のときには検出表示用
LED62aが点灯し、検出結果がオフ状態のときには
検出表示用LED62aが消灯する。また、検出の安定
性が安定状態の場合には安定性表示用LED62bが点
灯し、検出の安定性が不安定状態の場合には安定性表示
用LED62bが消灯する。
LED62aが点灯し、検出結果がオフ状態のときには
検出表示用LED62aが消灯する。また、検出の安定
性が安定状態の場合には安定性表示用LED62bが点
灯し、検出の安定性が不安定状態の場合には安定性表示
用LED62bが消灯する。
【0060】本実施例の光電スイッチ1においては、上
記のように、図1の選択/決定/設定スイッチ40の選
択操作により表示部30に表示させる情報の種類を切り
換えることができる。例えば、選択/決定/設定スイッ
チ40を押して離すごとに、表示部30の表示内容が位
置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情報、最大位
置情報、最小位置情報、エラー情報等の順に切り換えら
れる。
記のように、図1の選択/決定/設定スイッチ40の選
択操作により表示部30に表示させる情報の種類を切り
換えることができる。例えば、選択/決定/設定スイッ
チ40を押して離すごとに、表示部30の表示内容が位
置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情報、最大位
置情報、最小位置情報、エラー情報等の順に切り換えら
れる。
【0061】また、選択/決定/設定スイッチ40の設
定操作により上記の位置信号に基づいて生成されかつ調
整可能な値を設定値として設定することができる。この
場合、設定値は表示部30に表示されるとともに、設定
操作の所定時間後にメモリ88に記憶される。
定操作により上記の位置信号に基づいて生成されかつ調
整可能な値を設定値として設定することができる。この
場合、設定値は表示部30に表示されるとともに、設定
操作の所定時間後にメモリ88に記憶される。
【0062】図6、図7および図8は選択/決定/設定
スイッチ40の設定操作の具体例を示す図である。図6
(c)、図7(c)および図8(b)では、選択/決定
/設定スイッチ40を押している状態をハイレベルで示
し、選択/決定/設定スイッチ40を押していない状態
をローレベルで示している。
スイッチ40の設定操作の具体例を示す図である。図6
(c)、図7(c)および図8(b)では、選択/決定
/設定スイッチ40を押している状態をハイレベルで示
し、選択/決定/設定スイッチ40を押していない状態
をローレベルで示している。
【0063】第1の方法として、図6(a)に示すよう
に、移動する検出対象物500に基づいてしきい値の設
定を行う場合には、図6(c)に示すように、選択/決
定/設定スイッチ40を所定時間(図6の例では3秒
間)以上押し続けた後、選択/決定/設定スイッチ40
から手を離す。これにより、図6(b)に示すように、
選択/決定/設定スイッチ40を押している期間におい
て受光信号N,Fを用いて算出された位置信号{(N−
F)/(N+F)}の最大値と最小値との中間の値がし
きい値thとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値thが表示部30に表示される。
に、移動する検出対象物500に基づいてしきい値の設
定を行う場合には、図6(c)に示すように、選択/決
定/設定スイッチ40を所定時間(図6の例では3秒
間)以上押し続けた後、選択/決定/設定スイッチ40
から手を離す。これにより、図6(b)に示すように、
選択/決定/設定スイッチ40を押している期間におい
て受光信号N,Fを用いて算出された位置信号{(N−
F)/(N+F)}の最大値と最小値との中間の値がし
きい値thとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値thが表示部30に表示される。
【0064】第2の方法として、静止した検出対象物5
00に基づいてしきい値の設定を行う場合には、図7
(a),(c)に示すように、まず背景物体501の前
に検出対象物500がない状態で選択/決定/設定スイ
ッチ40を短く押した後、選択/決定/設定スイッチ4
0から手を離し、次に背景物体501の前に検出対象物
500を置いた状態で選択/決定/設定スイッチ40を
再度短く押した後、選択/決定/設定スイッチ40から
手を離す。これにより、図7(b)に示すように、上記
の2つの状態での受光信号N,Fを用いて算出される位
置信号{(N−F)/(N+F)}の値の中間の値がし
きい値thとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値thが表示部30に表示される。
00に基づいてしきい値の設定を行う場合には、図7
(a),(c)に示すように、まず背景物体501の前
に検出対象物500がない状態で選択/決定/設定スイ
ッチ40を短く押した後、選択/決定/設定スイッチ4
0から手を離し、次に背景物体501の前に検出対象物
500を置いた状態で選択/決定/設定スイッチ40を
再度短く押した後、選択/決定/設定スイッチ40から
手を離す。これにより、図7(b)に示すように、上記
の2つの状態での受光信号N,Fを用いて算出される位
置信号{(N−F)/(N+F)}の値の中間の値がし
きい値thとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値thが表示部30に表示される。
【0065】第3の方法として、所定の位置に存在する
検出対象物500に基づいてしきい値の設定を行う場合
には、図8(a)に示すように、まず背景物体501の
前に検出対象物500がない状態で選択/決定/設定ス
イッチ40を短く押した後、選択/決定/設定スイッチ
40から手を離し、次に検出対象物500を所定の位置
に置いた状態で選択/決定/設定スイッチ40を所定時
間(図8の例では3秒間)以上押した後、選択/決定/
設定スイッチ40から手を離す。これにより、検出対象
物500を所定の位置に置いた状態での受光信号N,F
を用いて算出された位置信号{(N−F)/(N+
F)}の値がしきい値thとして自動的に設定される。
このようにして設定されたしきい値thが表示部30に
表示される。
検出対象物500に基づいてしきい値の設定を行う場合
には、図8(a)に示すように、まず背景物体501の
前に検出対象物500がない状態で選択/決定/設定ス
イッチ40を短く押した後、選択/決定/設定スイッチ
40から手を離し、次に検出対象物500を所定の位置
に置いた状態で選択/決定/設定スイッチ40を所定時
間(図8の例では3秒間)以上押した後、選択/決定/
設定スイッチ40から手を離す。これにより、検出対象
物500を所定の位置に置いた状態での受光信号N,F
を用いて算出された位置信号{(N−F)/(N+
F)}の値がしきい値thとして自動的に設定される。
このようにして設定されたしきい値thが表示部30に
表示される。
【0066】また、図1の調整スイッチ50の操作によ
り表示部30に表示された情報の値を調整することがで
きる。例えば、表示部30にしきい値情報が表示されて
いる場合には、一方の調整スイッチ50を押すと、しき
い値情報の値が増加し、他方の調整スイッチ50を押す
と、しきい値情報の値が減少する。
り表示部30に表示された情報の値を調整することがで
きる。例えば、表示部30にしきい値情報が表示されて
いる場合には、一方の調整スイッチ50を押すと、しき
い値情報の値が増加し、他方の調整スイッチ50を押す
と、しきい値情報の値が減少する。
【0067】さらに、調整スイッチ50の操作により表
示部30に表示させる情報を位置情報としきい値情報と
で切り換えることができる。例えば、表示部30に位置
情報の値が表示されている状態において、調整スイッチ
50のいずれかを短く押すと、それまでに設定されてい
るしきい値情報の値が表示部30に表示され、続けて調
整スイッチ50のいずれかを短く押すと、表示部30に
表示されるしきい値情報の値が1ずつ変化する。これに
伴って、メモリ88に記憶されるしきい値も自動的に更
新される。また、しきい値の調整後、所定時間調整スイ
ッチ50の操作を行わなければ表示部30の表示が自動
的に位置情報に切り換わる。
示部30に表示させる情報を位置情報としきい値情報と
で切り換えることができる。例えば、表示部30に位置
情報の値が表示されている状態において、調整スイッチ
50のいずれかを短く押すと、それまでに設定されてい
るしきい値情報の値が表示部30に表示され、続けて調
整スイッチ50のいずれかを短く押すと、表示部30に
表示されるしきい値情報の値が1ずつ変化する。これに
伴って、メモリ88に記憶されるしきい値も自動的に更
新される。また、しきい値の調整後、所定時間調整スイ
ッチ50の操作を行わなければ表示部30の表示が自動
的に位置情報に切り換わる。
【0068】また、図1の選択/決定/設定スイッチ4
0の決定操作により表示部30に表示された情報の値を
新たな設定値として決定することができる。例えば、表
示部30にしきい値情報の値が表示されている場合に、
選択/決定/設定スイッチ40を所定時間以上押し続け
ると、表示部30に表示されたしきい値情報の値が新た
なしきい値としてメモリ88に記憶される。
0の決定操作により表示部30に表示された情報の値を
新たな設定値として決定することができる。例えば、表
示部30にしきい値情報の値が表示されている場合に、
選択/決定/設定スイッチ40を所定時間以上押し続け
ると、表示部30に表示されたしきい値情報の値が新た
なしきい値としてメモリ88に記憶される。
【0069】なお、本実施例の光電スイッチ1において
は、表示部30に表示された情報の値を調整スイッチ5
0を用いて調整した後、選択/決定/設定スイッチ40
を用いて決定操作を行うことにより表示部30に表示さ
れた情報の値が新たな設定値としてメモリ88に記憶さ
れるが、表示部30に表示された値を調整スイッチ50
を用いて調整した場合、調整後の値がメモリ88に自動
的に記憶されるように構成してもよい。
は、表示部30に表示された情報の値を調整スイッチ5
0を用いて調整した後、選択/決定/設定スイッチ40
を用いて決定操作を行うことにより表示部30に表示さ
れた情報の値が新たな設定値としてメモリ88に記憶さ
れるが、表示部30に表示された値を調整スイッチ50
を用いて調整した場合、調整後の値がメモリ88に自動
的に記憶されるように構成してもよい。
【0070】図9は図1の光電スイッチ1の使用状態を
示す模式図である。図9においては、図1の選択/決定
/設定スイッチ40の選択操作により表示部30に位置
情報が表示されているものとする。また、しきい値情報
の値により表される設定位置STは「500」であるも
のとする。
示す模式図である。図9においては、図1の選択/決定
/設定スイッチ40の選択操作により表示部30に位置
情報が表示されているものとする。また、しきい値情報
の値により表される設定位置STは「500」であるも
のとする。
【0071】図9(a)に示すように、検出対象物50
0が検出領域D0の検出可能範囲D1内で端部P1に近
い位置に存在する場合には、検出表示用LED62aが
点灯し、かつ安定性表示用LED62bが点灯する。こ
のとき、表示部30に表示される位置情報の値は「10
0」となっている。それにより、ユーザは検出対象物5
00が検出領域D0の端部P1から「100」離れかつ
設定位置STから「400」離れた位置に存在すること
を認識することができる。
0が検出領域D0の検出可能範囲D1内で端部P1に近
い位置に存在する場合には、検出表示用LED62aが
点灯し、かつ安定性表示用LED62bが点灯する。こ
のとき、表示部30に表示される位置情報の値は「10
0」となっている。それにより、ユーザは検出対象物5
00が検出領域D0の端部P1から「100」離れかつ
設定位置STから「400」離れた位置に存在すること
を認識することができる。
【0072】図9(b)に示すように、検出対象物50
0が検出領域D0の検出可能範囲D1内で設定位置ST
に近い位置に存在する場合には、検出表示用LED62
aが点灯し、安定性表示用LED62bは消灯する。こ
のとき、表示部30に表示される位置情報の値は「30
0」となっている。それにより、ユーザは検出対象物5
00が設定位置STから「200」離れた位置に存在す
ることを認識することができる。
0が検出領域D0の検出可能範囲D1内で設定位置ST
に近い位置に存在する場合には、検出表示用LED62
aが点灯し、安定性表示用LED62bは消灯する。こ
のとき、表示部30に表示される位置情報の値は「30
0」となっている。それにより、ユーザは検出対象物5
00が設定位置STから「200」離れた位置に存在す
ることを認識することができる。
【0073】図9(c)に示すように、検出対象物50
0が検出領域D0の設定位置STに存在する場合には、
検出表示用LED62aが点灯し、安定性表示用LED
62bは消灯する。このとき、表示部30に表示される
位置情報の値は「500」となっている。それにより、
ユーザは、検出対象物500が設定位置STに存在する
ことを認識することができる。
0が検出領域D0の設定位置STに存在する場合には、
検出表示用LED62aが点灯し、安定性表示用LED
62bは消灯する。このとき、表示部30に表示される
位置情報の値は「500」となっている。それにより、
ユーザは、検出対象物500が設定位置STに存在する
ことを認識することができる。
【0074】図9(d)に示すように、検出対象物50
0が検出領域D0の非検出範囲D2内で設定位置STに
近い位置に存在する場合には、検出表示用LED62a
が消灯し、安定性表示用LED62bも消灯する。この
とき、表示部30に表示される位置情報の値は「70
0」となっている。それにより、ユーザは、検出対象物
500が設定位置STから「200」離れた位置に存在
することを認識することができる。
0が検出領域D0の非検出範囲D2内で設定位置STに
近い位置に存在する場合には、検出表示用LED62a
が消灯し、安定性表示用LED62bも消灯する。この
とき、表示部30に表示される位置情報の値は「70
0」となっている。それにより、ユーザは、検出対象物
500が設定位置STから「200」離れた位置に存在
することを認識することができる。
【0075】図9(e)に示すように、検出対象物50
0が検出領域D0の非検出範囲D2内で端部P2に近い
位置に存在する場合には、検出表示用LED62aが消
灯し、安定性表示用LED62bは点灯する。このと
き、表示部30に表示される位置情報の値は「900」
となっている。それにより、ユーザは検出対象物500
が検出領域D0の端部P2から「100」離れかつ設定
位置STから「400」離れた位置に存在することを認
識することができる。
0が検出領域D0の非検出範囲D2内で端部P2に近い
位置に存在する場合には、検出表示用LED62aが消
灯し、安定性表示用LED62bは点灯する。このと
き、表示部30に表示される位置情報の値は「900」
となっている。それにより、ユーザは検出対象物500
が検出領域D0の端部P2から「100」離れかつ設定
位置STから「400」離れた位置に存在することを認
識することができる。
【0076】このように、ユーザは、検出領域D0内で
の検出対象物500の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置STに対する検
出対象物500の相対的な位置関係および検出領域D0
の端部P1,P2に対する検出対象物500の相対的な
位置関係を容易かつ正確に認識することができる。
の検出対象物500の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置STに対する検
出対象物500の相対的な位置関係および検出領域D0
の端部P1,P2に対する検出対象物500の相対的な
位置関係を容易かつ正確に認識することができる。
【0077】図10は図1の光電スイッチ1の使用例を
示す模式図である。図10(a)の例では、表示部30
に表示される位置情報の値は「950」となっている。
したがって、ユーザは検出対象物500の位置および設
定位置STをこれ以上光電スイッチ1から離すことがで
きないことを認識することができる。
示す模式図である。図10(a)の例では、表示部30
に表示される位置情報の値は「950」となっている。
したがって、ユーザは検出対象物500の位置および設
定位置STをこれ以上光電スイッチ1から離すことがで
きないことを認識することができる。
【0078】図10(b)の例では、表示部30により
現在設定されているしきい値情報の値が「500」であ
ることがわかる。この場合、設定位置STと検出対象物
500の位置との間の余裕度を上げるためには、表示部
30に表示されるしきい値情報の値を調整スイッチ50
を用いて「500」から「550」に調整すればよいこ
とがわかる。
現在設定されているしきい値情報の値が「500」であ
ることがわかる。この場合、設定位置STと検出対象物
500の位置との間の余裕度を上げるためには、表示部
30に表示されるしきい値情報の値を調整スイッチ50
を用いて「500」から「550」に調整すればよいこ
とがわかる。
【0079】図10(c)の例では、表示部30にしき
い値情報を表示させることにより現在のしきい値情報の
値が「500」に設定されていることがわかり、表示部
30に位置情報を表示させることにより、検出対象物5
00の位置情報の値が「490」であることがわかる。
したがって、ユーザは、設定位置STと検出対象物50
0との間の余裕度が少なく、検出対象物500が光電ス
イッチ1からこれ以上離れると検出対象物500を検出
することができなくなることを認識することができる。
い値情報を表示させることにより現在のしきい値情報の
値が「500」に設定されていることがわかり、表示部
30に位置情報を表示させることにより、検出対象物5
00の位置情報の値が「490」であることがわかる。
したがって、ユーザは、設定位置STと検出対象物50
0との間の余裕度が少なく、検出対象物500が光電ス
イッチ1からこれ以上離れると検出対象物500を検出
することができなくなることを認識することができる。
【0080】上記のように、本実施例の光電スイッチ1
においては、表示部30に位置情報およびしきい値情報
を表示させることができるので、検出領域D0内におけ
る検出対象物500の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置STおよび検出
領域D0の端部P1,P2に対する検出対象物500の
相対的な位置関係を容易かつ正確に認識することができ
る。したがって、調整スイッチ50を用いて検出領域D
0内での設定位置P1を正確かつ容易に調整することが
でき、または検出領域D0内における検出対象物500
の位置を正確かつ容易に調整することができる。
においては、表示部30に位置情報およびしきい値情報
を表示させることができるので、検出領域D0内におけ
る検出対象物500の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置STおよび検出
領域D0の端部P1,P2に対する検出対象物500の
相対的な位置関係を容易かつ正確に認識することができ
る。したがって、調整スイッチ50を用いて検出領域D
0内での設定位置P1を正確かつ容易に調整することが
でき、または検出領域D0内における検出対象物500
の位置を正確かつ容易に調整することができる。
【0081】なお、上記実施例では、検出領域D0にお
いて光電スイッチ1に近い側に検出可能範囲D1が設定
され、光電スイッチ1から離れた側に非検出範囲D2が
設定されているが、図11に示すように、検出領域D0
において光電スイッチ1に近い側に非検出範囲D2が設
定され、光電スイッチ1から離れた側に検出可能範囲D
1が設定されてもよい。この場合にも、検出領域D0の
検出可能範囲D1内に検出対象物が存在する場合に検出
結果がオン状態となり、検出可能範囲D1内に検出対象
物が存在しない場合に検出結果がオフ状態となる。図1
1の例では、検出領域D0内の検出可能範囲D1内の検
出対象物500を検出することができる。
いて光電スイッチ1に近い側に検出可能範囲D1が設定
され、光電スイッチ1から離れた側に非検出範囲D2が
設定されているが、図11に示すように、検出領域D0
において光電スイッチ1に近い側に非検出範囲D2が設
定され、光電スイッチ1から離れた側に検出可能範囲D
1が設定されてもよい。この場合にも、検出領域D0の
検出可能範囲D1内に検出対象物が存在する場合に検出
結果がオン状態となり、検出可能範囲D1内に検出対象
物が存在しない場合に検出結果がオフ状態となる。図1
1の例では、検出領域D0内の検出可能範囲D1内の検
出対象物500を検出することができる。
【0082】また、上記実施例の光電スイッチ1におい
ては、位置情報およびしきい値情報が検出領域D0にお
いて光電スイッチ1に最も近い側の端部P1を原点とし
て検出領域D0内の検出対象物の位置および設定位置S
Tをそれぞれ表しているが、位置情報およびしきい値情
報が検出領域D0において光電スイッチ1から最も離れ
た側の端部P2を原点として検出領域D0内の検出対象
物の位置および設定位置STをそれぞれ表してもよい。
ては、位置情報およびしきい値情報が検出領域D0にお
いて光電スイッチ1に最も近い側の端部P1を原点とし
て検出領域D0内の検出対象物の位置および設定位置S
Tをそれぞれ表しているが、位置情報およびしきい値情
報が検出領域D0において光電スイッチ1から最も離れ
た側の端部P2を原点として検出領域D0内の検出対象
物の位置および設定位置STをそれぞれ表してもよい。
【0083】さらに、上記実施例の光電スイッチ1にお
いては、位置信号を{(N−F)/(N+F)}により
求めているが、位置信号をN/Fにより求めてもよい。
いては、位置信号を{(N−F)/(N+F)}により
求めているが、位置信号をN/Fにより求めてもよい。
【0084】ところで、光電スイッチ1から検出対象物
までの距離が変化すると、PSD24の受光面上での光
スポットの位置が変化する。例えば、図4において、検
出対象物が検出領域D0内で光電スイッチ1に最も近い
端部P1に近づく方向に移動すると、PSD24の受光
面上で光スポットが一端部e1に近づく方向に移動し、
検出対象物が検出領域D0内で光電スイッチ1から最も
離れた端部P2に近づく方向に移動すると、PSD24
の受光面上で光スポットが他端部e2に近づく方向に移
動する。
までの距離が変化すると、PSD24の受光面上での光
スポットの位置が変化する。例えば、図4において、検
出対象物が検出領域D0内で光電スイッチ1に最も近い
端部P1に近づく方向に移動すると、PSD24の受光
面上で光スポットが一端部e1に近づく方向に移動し、
検出対象物が検出領域D0内で光電スイッチ1から最も
離れた端部P2に近づく方向に移動すると、PSD24
の受光面上で光スポットが他端部e2に近づく方向に移
動する。
【0085】この場合、光電スイッチ1から検出対象物
までの距離が短くなる程、検出対象物の移動量に対する
PSD24の受光面上での光スポットの移動量の割合が
大きくなり、逆に、光電スイッチ1から検出対象物まで
の距離が長くなる程、検出対象物の移動量に対するPS
D24の受光面上での光スポットの移動量の割合が小さ
くなる。すなわち、検出対象物の移動量とPSD24の
受光面上での光スポットの移動量との関係が線形になら
ない。
までの距離が短くなる程、検出対象物の移動量に対する
PSD24の受光面上での光スポットの移動量の割合が
大きくなり、逆に、光電スイッチ1から検出対象物まで
の距離が長くなる程、検出対象物の移動量に対するPS
D24の受光面上での光スポットの移動量の割合が小さ
くなる。すなわち、検出対象物の移動量とPSD24の
受光面上での光スポットの移動量との関係が線形になら
ない。
【0086】そのため、PSD24の受光面上での光ス
ポットの位置とPSD24から出力される受光信号N,
Fの値との関係が線形であると、光電スイッチ1から検
出対象物までの距離と位置信号との関係が線形にならな
い。光電スイッチ1に近い位置では、検出対象物の位置
の変化量に対する位置信号の変化量の割合が大きくな
り、光電スイッチ1から遠い位置では、検出対象物の位
置の変化量に対する位置信号の変化量の割合が小さくな
る。すなわち、光電スイッチ1から検出対象物までの距
離が短くなる程、光電スイッチ1における距離分解能が
大きくなり、逆に、光電スイッチ1から検出対象物まで
の距離が長くなる程、光電スイッチ1における距離分解
能が大きくなる。ここで、距離分解能とは、検出可能な
最小の変化量をいう。
ポットの位置とPSD24から出力される受光信号N,
Fの値との関係が線形であると、光電スイッチ1から検
出対象物までの距離と位置信号との関係が線形にならな
い。光電スイッチ1に近い位置では、検出対象物の位置
の変化量に対する位置信号の変化量の割合が大きくな
り、光電スイッチ1から遠い位置では、検出対象物の位
置の変化量に対する位置信号の変化量の割合が小さくな
る。すなわち、光電スイッチ1から検出対象物までの距
離が短くなる程、光電スイッチ1における距離分解能が
大きくなり、逆に、光電スイッチ1から検出対象物まで
の距離が長くなる程、光電スイッチ1における距離分解
能が大きくなる。ここで、距離分解能とは、検出可能な
最小の変化量をいう。
【0087】距離分解能を向上させるためには、投光レ
ンズと受光レンズとの間の距離を大きくし、あるいはP
SDのサイズを大きくすることが必要となる。しかしな
がら、その場合、光電スイッチが大型化する。
ンズと受光レンズとの間の距離を大きくし、あるいはP
SDのサイズを大きくすることが必要となる。しかしな
がら、その場合、光電スイッチが大型化する。
【0088】そこで、上記実施例の光電スイッチ1のP
SD24として以下に示す非線形PSDを用いることに
より、検出領域D0内での検出対象物の位置と位置信号
の値との関係をほぼ線形にすることができる。
SD24として以下に示す非線形PSDを用いることに
より、検出領域D0内での検出対象物の位置と位置信号
の値との関係をほぼ線形にすることができる。
【0089】以下、PSD24の受光面上において、光
電スイッチ1に最も近い検出領域D0の端部P1からの
光が入射する一端部e1を近距離側の端部と呼び、光電
スイッチ1から最も離れた検出領域D0の端部P2から
の光が入射する他端部e2を遠距離側の端部と呼ぶ。
電スイッチ1に最も近い検出領域D0の端部P1からの
光が入射する一端部e1を近距離側の端部と呼び、光電
スイッチ1から最も離れた検出領域D0の端部P2から
の光が入射する他端部e2を遠距離側の端部と呼ぶ。
【0090】図12は図1〜図3の光電スイッチ1に用
いられる非線形PSDの一例を示す平面図、図13は図
12の非線形PSDにおけるA−A線断面図、図14は
図12の非線形PSDにおけるB−B線断面図である。
いられる非線形PSDの一例を示す平面図、図13は図
12の非線形PSDにおけるA−A線断面図、図14は
図12の非線形PSDにおけるB−B線断面図である。
【0091】図13および図14に示すように、非線形
PSDは、低濃度n型Siからなる半導体基板101を
備える。半導体基板101の裏面には、高濃度n型Si
からなる裏面側n型半導体層102が形成されている。
図12に示すように、半導体基板101は長方形状をな
している。
PSDは、低濃度n型Siからなる半導体基板101を
備える。半導体基板101の裏面には、高濃度n型Si
からなる裏面側n型半導体層102が形成されている。
図12に示すように、半導体基板101は長方形状をな
している。
【0092】以下、半導体基板101の長辺に平行な方
向を長手方向と呼び、短辺に平行な方向を幅方向と呼
び、長手方向および幅方向に垂直な方向を厚さ方向と呼
ぶ。
向を長手方向と呼び、短辺に平行な方向を幅方向と呼
び、長手方向および幅方向に垂直な方向を厚さ方向と呼
ぶ。
【0093】半導体基板101の表面の外周部には、外
枠半導体層131が形成されている。外枠半導体層13
1は高濃度n型Siからなり、半導体基板101の表面
から厚み方向に所定の深さの位置まで延びている。
枠半導体層131が形成されている。外枠半導体層13
1は高濃度n型Siからなり、半導体基板101の表面
から厚み方向に所定の深さの位置まで延びている。
【0094】半導体基板101内の外枠半導体層131
の内側の両端部には、一対の高濃度信号取り出し用半導
体層112,113が形成されている。この高濃度信号
取り出し用半導体層112,113は高濃度p型Siか
らなり、半導体基板101の表面から所定の深さの位置
まで延びている。
の内側の両端部には、一対の高濃度信号取り出し用半導
体層112,113が形成されている。この高濃度信号
取り出し用半導体層112,113は高濃度p型Siか
らなり、半導体基板101の表面から所定の深さの位置
まで延びている。
【0095】また、半導体基板101内には、長手方向
に延びるように基幹導電層103が形成されている。基
幹導電層103は、複数の抵抗領域103aからなる。
各抵抗領域103aの表面は台形状をなし、台形の上底
および下底は幅方向に平行となっている。基幹導電層1
03は、p型Siからなり、半導体基板101よりも低
い抵抗率を有する。この基幹導電層103の幅方向の長
さは、高濃度信号取り出し用半導体層112から高濃度
信号取り出し用半導体層113に向かうに従って大きく
なっている。基幹導電層103の両端は、それぞれ高濃
度信号取り出し用半導体層112,113に連続してい
る。
に延びるように基幹導電層103が形成されている。基
幹導電層103は、複数の抵抗領域103aからなる。
各抵抗領域103aの表面は台形状をなし、台形の上底
および下底は幅方向に平行となっている。基幹導電層1
03は、p型Siからなり、半導体基板101よりも低
い抵抗率を有する。この基幹導電層103の幅方向の長
さは、高濃度信号取り出し用半導体層112から高濃度
信号取り出し用半導体層113に向かうに従って大きく
なっている。基幹導電層103の両端は、それぞれ高濃
度信号取り出し用半導体層112,113に連続してい
る。
【0096】基幹導電層103から受光面に沿って複数
の分枝導電層104が形成されている。分枝導電層10
4は、高濃度p型Siからなる。分枝導電層104の抵
抗率は基幹導電層103の抵抗率よりも低い。これらの
複数の分枝導電層104は半導体基板101内に形成さ
れ、複数の抵抗領域103a間から幅方向に延びてい
る。分枝導電層104は、半導体基板101の表面から
厚み方向に基幹導電層103の深さよりも深い位置まで
延びている。
の分枝導電層104が形成されている。分枝導電層10
4は、高濃度p型Siからなる。分枝導電層104の抵
抗率は基幹導電層103の抵抗率よりも低い。これらの
複数の分枝導電層104は半導体基板101内に形成さ
れ、複数の抵抗領域103a間から幅方向に延びてい
る。分枝導電層104は、半導体基板101の表面から
厚み方向に基幹導電層103の深さよりも深い位置まで
延びている。
【0097】また、半導体基板101内には、分枝導電
層隔離用半導体層105が形成されている。分枝導電層
隔離用半導体層105は、高濃度n型Siからなる。こ
の分枝導電層隔離用半導体層105は、外枠半導体層1
31の一方の長辺の内側から幅方向に延びた複数のn型
の分枝領域105aからなる。各分枝領域105aは、
半導体基板101の表面から厚み方向に所定深さの位置
まで延びている。複数の分枝領域105aは、分枝導電
層104間に設けられ、分枝導電層104を電気的に隔
離している。
層隔離用半導体層105が形成されている。分枝導電層
隔離用半導体層105は、高濃度n型Siからなる。こ
の分枝導電層隔離用半導体層105は、外枠半導体層1
31の一方の長辺の内側から幅方向に延びた複数のn型
の分枝領域105aからなる。各分枝領域105aは、
半導体基板101の表面から厚み方向に所定深さの位置
まで延びている。複数の分枝領域105aは、分枝導電
層104間に設けられ、分枝導電層104を電気的に隔
離している。
【0098】半導体基板101の表面には、パッシベー
ション膜106が設けられている。図12には、パッシ
ベーション膜106は描かれていない。パッシベーショ
ン膜106はSiO2 からなる。
ション膜106が設けられている。図12には、パッシ
ベーション膜106は描かれていない。パッシベーショ
ン膜106はSiO2 からなる。
【0099】高濃度信号取り出し用半導体層112,1
13の上方におけるパッシベーション膜106上には、
基幹導電層103の両端からの出力電流を取り出すため
の一対の信号取り出し電極110,111がそれぞれ形
成されている。信号取り出し電極110,111は、パ
ッシベーション膜106の信号取り出し電極用の一対の
開口をそれぞれ介して高濃度信号取り出し用半導体層1
12,113にオーミック接触している。
13の上方におけるパッシベーション膜106上には、
基幹導電層103の両端からの出力電流を取り出すため
の一対の信号取り出し電極110,111がそれぞれ形
成されている。信号取り出し電極110,111は、パ
ッシベーション膜106の信号取り出し電極用の一対の
開口をそれぞれ介して高濃度信号取り出し用半導体層1
12,113にオーミック接触している。
【0100】外枠半導体層131上には、パッシベーシ
ョン膜106の外枠電極用の開口を介して外枠電極13
0が形成されている。外枠電極130は、外枠半導体層
131とオーミック接触している。裏面側n型半導体層
102の下面には、下面電極140が形成されている。
下面電極140は、裏面側n型半導体層102とオーミ
ック接触している。
ョン膜106の外枠電極用の開口を介して外枠電極13
0が形成されている。外枠電極130は、外枠半導体層
131とオーミック接触している。裏面側n型半導体層
102の下面には、下面電極140が形成されている。
下面電極140は、裏面側n型半導体層102とオーミ
ック接触している。
【0101】分枝導電層104および半導体基板101
から構成されるpn接合ダイオードに逆バイアスがかか
るように、一対の信号取り出し電極110,111と下
面電極140との間に電圧を印加する。この状態で、分
枝導電層104が形成された受光面に光が入射すると、
この入射光に応じて非線形PSD内部で正孔電子対(電
荷)が発生し、拡散および内部電界に従って一方の電荷
は分枝導電層104内に流れ込む。この電荷は、分枝導
電層104内を移動して基幹導電層103の所定の抵抗
領域103aに流れ込み、その抵抗領域103aの長さ
方向の位置に応じて電荷が分配され、分配された電荷は
それぞれ基幹導電層103の両端を介して信号取り出し
電極110,111から取り出される。
から構成されるpn接合ダイオードに逆バイアスがかか
るように、一対の信号取り出し電極110,111と下
面電極140との間に電圧を印加する。この状態で、分
枝導電層104が形成された受光面に光が入射すると、
この入射光に応じて非線形PSD内部で正孔電子対(電
荷)が発生し、拡散および内部電界に従って一方の電荷
は分枝導電層104内に流れ込む。この電荷は、分枝導
電層104内を移動して基幹導電層103の所定の抵抗
領域103aに流れ込み、その抵抗領域103aの長さ
方向の位置に応じて電荷が分配され、分配された電荷は
それぞれ基幹導電層103の両端を介して信号取り出し
電極110,111から取り出される。
【0102】信号取り出し電極110側の端部の分枝導
電層104が遠距離側の端部(図3の端部e2に相当す
る)となり、信号取り出し電極111側の端部の分枝導
電層104が近距離側の端部(図3の端部e1に相当す
る)となるように、非線形PSDを配置する。それによ
り、信号取り出し電極110から受光信号Fが取り出さ
れ、信号取り出し電極111から受光信号Nが取り出さ
れる。
電層104が遠距離側の端部(図3の端部e2に相当す
る)となり、信号取り出し電極111側の端部の分枝導
電層104が近距離側の端部(図3の端部e1に相当す
る)となるように、非線形PSDを配置する。それによ
り、信号取り出し電極110から受光信号Fが取り出さ
れ、信号取り出し電極111から受光信号Nが取り出さ
れる。
【0103】図12〜図14の非線形PSDにおいて
は、基幹導電層103の抵抗領域103aの幅が遠距離
側の端部から近距離側の端部に向かって広くなっている
ため、遠距離側の端部に近づくにしたがって光スポット
の位置の変化量に対する受光信号N,Fの変化量の割合
が大きくなり、近距離側の端部に近づくにしたがって光
スポットの位置の変化量に対する受光信号N,Fの変化
量の割合が小さくなる。
は、基幹導電層103の抵抗領域103aの幅が遠距離
側の端部から近距離側の端部に向かって広くなっている
ため、遠距離側の端部に近づくにしたがって光スポット
の位置の変化量に対する受光信号N,Fの変化量の割合
が大きくなり、近距離側の端部に近づくにしたがって光
スポットの位置の変化量に対する受光信号N,Fの変化
量の割合が小さくなる。
【0104】図15は図12〜図14の非線形PSDお
よび線形PSDにおける光の入射位置と相対電流出力と
の関係を示す図である。図15の横軸は、PSDの受光
面上への光の入射位置を遠距離側の端部からの距離で示
している。
よび線形PSDにおける光の入射位置と相対電流出力と
の関係を示す図である。図15の横軸は、PSDの受光
面上への光の入射位置を遠距離側の端部からの距離で示
している。
【0105】相対電流出力は、受光信号N,Fの電流値
の合計に対する各受光信号NおよびFの電流値の割合で
あり、N/(N+F)およびF/(N+F)で表され
る。図15において、A1は非線形PSDにおける相対
電流出力N/(N+F)を表し、A2は非線形PSDに
おける相対電流出力F/(N+F)を表す。また、B1
は線形PSDにおける相対電流出力N/(N+F)を表
し、B2は線形PSDにおける相対電流出力F/(N+
F)を表す。
の合計に対する各受光信号NおよびFの電流値の割合で
あり、N/(N+F)およびF/(N+F)で表され
る。図15において、A1は非線形PSDにおける相対
電流出力N/(N+F)を表し、A2は非線形PSDに
おける相対電流出力F/(N+F)を表す。また、B1
は線形PSDにおける相対電流出力N/(N+F)を表
し、B2は線形PSDにおける相対電流出力F/(N+
F)を表す。
【0106】図15に示すように、線形PSDにおいて
は、光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が遠距離側から近距離側まで一定となってい
る。これに対して、非線形PSDにおいては、遠距離側
での光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が、近距離側での光の入射位置の変化量に対す
る相対電流出力の変化量の割合に比べて大きくなってい
る。
は、光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が遠距離側から近距離側まで一定となってい
る。これに対して、非線形PSDにおいては、遠距離側
での光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が、近距離側での光の入射位置の変化量に対す
る相対電流出力の変化量の割合に比べて大きくなってい
る。
【0107】すなわち、線形PSDにおいては、受光面
での光の入射位置と相対電流出力とが線形の関係を有す
るのに対して、非線形PSDにおいては、受光面での光
の入射位置と相対電流出力とが非線形の関係を有する。
での光の入射位置と相対電流出力とが線形の関係を有す
るのに対して、非線形PSDにおいては、受光面での光
の入射位置と相対電流出力とが非線形の関係を有する。
【0108】ここで、実際に図1〜図3の光電スイッチ
1に図12〜図14の非線形PSDおよび線形PSDを
用いて距離分解能を測定した。
1に図12〜図14の非線形PSDおよび線形PSDを
用いて距離分解能を測定した。
【0109】図16は非線形PSDおよび線形PSDを
用いた場合の検出対象物までの距離と距離分解能との関
係を示す図である。
用いた場合の検出対象物までの距離と距離分解能との関
係を示す図である。
【0110】図16に示すように、線形PSDを用いた
場合には、距離250mmの遠距離側での距離分解能が
15mm以上となっている。これに対して、非線形PS
Dを用いた場合には、距離250mmの遠距離側での距
離分解能が10mm以下に改善されている。遠距離側で
の距離分解能は大きいため、この改善の効果は光電スイ
ッチ1の性能の向上に大きく寄与する。
場合には、距離250mmの遠距離側での距離分解能が
15mm以上となっている。これに対して、非線形PS
Dを用いた場合には、距離250mmの遠距離側での距
離分解能が10mm以下に改善されている。遠距離側で
の距離分解能は大きいため、この改善の効果は光電スイ
ッチ1の性能の向上に大きく寄与する。
【0111】なお、近距離側では、非線形PSDを用い
た場合に距離分解能が線形PSDを用いた場合に比べて
僅かに大きくなっているが、近距離側での距離分解能は
十分に小さいため、実用上問題にならない。
た場合に距離分解能が線形PSDを用いた場合に比べて
僅かに大きくなっているが、近距離側での距離分解能は
十分に小さいため、実用上問題にならない。
【0112】次に、図1〜図3の光電スイッチ1に図1
2〜図14の非線形PSDおよび線形PSDを用いて検
出対象物までの距離と位置信号の値との関係を測定し
た。
2〜図14の非線形PSDおよび線形PSDを用いて検
出対象物までの距離と位置信号の値との関係を測定し
た。
【0113】図17は非線形PSDおよび線形PSDを
用いた場合における検出対象物までの距離と位置信号の
値との関係を示す図である。ここでは、位置信号をN/
Fにより求めている。
用いた場合における検出対象物までの距離と位置信号の
値との関係を示す図である。ここでは、位置信号をN/
Fにより求めている。
【0114】図17に示すように、線形PSDを用いた
場合には、検出対象物までの距離と位置信号N/Fとの
非直線性が大きくなっている。これに対して、非線形P
SDを用いた場合には、検出対象物までの距離と位置信
号N/Fとの非直線性が改善されている。
場合には、検出対象物までの距離と位置信号N/Fとの
非直線性が大きくなっている。これに対して、非線形P
SDを用いた場合には、検出対象物までの距離と位置信
号N/Fとの非直線性が改善されている。
【0115】上記の結果から、図12〜図14の非線形
PSDを用いることにより、光学系を大型化することな
く、遠距離側での距離分解能を改善することができると
ともに、検出対象物までの距離と位置信号の値との関係
をほぼ線形とすることができることがわかる。それによ
り、検出領域D0内での検出対象物の位置を位置情報に
よりほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザ
は、位置情報により検出領域D0内での検出対象物の位
置をほぼ正確に認識することができる。
PSDを用いることにより、光学系を大型化することな
く、遠距離側での距離分解能を改善することができると
ともに、検出対象物までの距離と位置信号の値との関係
をほぼ線形とすることができることがわかる。それによ
り、検出領域D0内での検出対象物の位置を位置情報に
よりほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザ
は、位置情報により検出領域D0内での検出対象物の位
置をほぼ正確に認識することができる。
【0116】図18は非線形PSDの他の例を示す模式
的断面図である。図18において、平板状Si基板から
なるI層201の表面にP層202が形成され、裏面に
N層203が形成されている。本例では、P層202が
抵抗層となる。
的断面図である。図18において、平板状Si基板から
なるI層201の表面にP層202が形成され、裏面に
N層203が形成されている。本例では、P層202が
抵抗層となる。
【0117】P層202の厚さは、一端部から他端部へ
向かって漸次増加している。P層202上の一端部に第
1の電極204が設けられ、P層202上の他端部に第
2の電極205が設けられている。また、N層203の
裏面には共通電極206が設けられている。P層202
の表面が受光面となる。
向かって漸次増加している。P層202上の一端部に第
1の電極204が設けられ、P層202上の他端部に第
2の電極205が設けられている。また、N層203の
裏面には共通電極206が設けられている。P層202
の表面が受光面となる。
【0118】非線形PSDの受光面に入射した光は内部
で光電変換され、電流I1,I2としてそれぞれ第1お
よび第2の電極204,205から出力される。
で光電変換され、電流I1,I2としてそれぞれ第1お
よび第2の電極204,205から出力される。
【0119】P層202の表面において、第1の電極2
04側が遠距離側の端部(図4の端部e2に相当する)
となり、第2の電極205側が近距離側の端部(図4の
端部e1に相当する)となるように、非線形PSDを配
置する。それにより、第1の電極204から受光信号F
が取り出され、第2の電極205から受光信号Nが取り
出される。
04側が遠距離側の端部(図4の端部e2に相当する)
となり、第2の電極205側が近距離側の端部(図4の
端部e1に相当する)となるように、非線形PSDを配
置する。それにより、第1の電極204から受光信号F
が取り出され、第2の電極205から受光信号Nが取り
出される。
【0120】図18の非線形PSDにおいては、P層2
02の厚さが遠距離側の端部から近距離側の端部に向か
って厚くなっているため、遠距離側の端部に近づくにつ
れて光スポットの位置の変化量に対する受光信号N,F
の変化量の割合が大きくなり、近距離側の端部に近づく
にしたがって光スポットの位置の変化量に対する受光信
号N,Fの変化量の割合が小さくなる。
02の厚さが遠距離側の端部から近距離側の端部に向か
って厚くなっているため、遠距離側の端部に近づくにつ
れて光スポットの位置の変化量に対する受光信号N,F
の変化量の割合が大きくなり、近距離側の端部に近づく
にしたがって光スポットの位置の変化量に対する受光信
号N,Fの変化量の割合が小さくなる。
【0121】上記実施例の光電スイッチ1において、図
18の非線形PSDを用いてもよい。この場合にも、光
学系を大型化することなく、遠距離側での距離分解能を
改善することができるとともに、検出対象物までの距離
と位置信号の値との関係をほぼ線形とすることができ
る。それにより、検出領域D0内での検出対象物の位置
を位置情報によりほぼ正確に表すことができる。したが
って、ユーザは、位置情報により検出領域D0内での検
出対象物の位置をほぼ正確に認識することができる。
18の非線形PSDを用いてもよい。この場合にも、光
学系を大型化することなく、遠距離側での距離分解能を
改善することができるとともに、検出対象物までの距離
と位置信号の値との関係をほぼ線形とすることができ
る。それにより、検出領域D0内での検出対象物の位置
を位置情報によりほぼ正確に表すことができる。したが
って、ユーザは、位置情報により検出領域D0内での検
出対象物の位置をほぼ正確に認識することができる。
【図1】本発明の一実施例における三角測距方式の光電
スイッチを一方向から見た外観斜視図である。
スイッチを一方向から見た外観斜視図である。
【図2】図1の光電スイッチを他方向から見た外観斜視
図である。
図である。
【図3】図1の光電スイッチの構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図4】位置情報およびしきい値情報を説明するための
模式図である。
模式図である。
【図5】図1の光電スイッチにおける表示部および表示
灯を示す図である。
灯を示す図である。
【図6】図1の光電スイッチにおける選択/決定/設定
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
【図7】図1の光電スイッチにおける選択/決定/設定
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
【図8】図1の光電スイッチにおける選択/決定/設定
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。
【図9】図1の光電スイッチの使用状態を示す模式図で
ある。
ある。
【図10】図1の光電スイッチの使用例を示す模式図で
ある。
ある。
【図11】検出領域における検出可能範囲および非検出
範囲の他の設定例を示す図である。
範囲の他の設定例を示す図である。
【図12】図1〜図3の光電スイッチに用いられる非線
形PSDの一例を示す平面図である。
形PSDの一例を示す平面図である。
【図13】図12の非線形PSDのA−A線断面図であ
る。
る。
【図14】図12の非線形PSDのB−B線断面図であ
る。
る。
【図15】非線形PSDおよび線形PSDにおける受光
面への光の入射位置と相対電流出力との関係を示す図で
ある。
面への光の入射位置と相対電流出力との関係を示す図で
ある。
【図16】図1〜図3の光電スイッチに非線形PSDお
よび線形PSDを用いた場合の検出対象物までの距離と
距離分解能との関係を示す図である。
よび線形PSDを用いた場合の検出対象物までの距離と
距離分解能との関係を示す図である。
【図17】図1〜図3の光電スイッチに非線形PSDお
よび線形PSDを用いた場合の検出対象物までの距離と
位置信号の値との関係を示す図である。
よび線形PSDを用いた場合の検出対象物までの距離と
位置信号の値との関係を示す図である。
【図18】図1の光電スイッチに用いられる非線形PS
Dの他の例を示す模式的断面図である。
Dの他の例を示す模式的断面図である。
【図19】従来の三角測距方式の光電スイッチの主要部
の構成を示す模式図である。
の構成を示す模式図である。
【図20】PSDから出力される受光信号を用いた判定
処理を説明するための図である。
処理を説明するための図である。
【図21】従来の光電スイッチにおけるしきい値の設定
方法を説明するための模式図である。
方法を説明するための模式図である。
【図22】従来の光電スイッチの使用状態を示す模式図
である。
である。
1 光電スイッチ 10 ケーシング 20 投受光部 21 投光レンズ 22 LED 23 受光レンズ 24 PSD 30 表示部 40 選択/決定/設定スイッチ 50 調整スイッチ 60 表示灯 62a 検出表示用LED 62b 安定性表示用LED 70 出力ケーブル 500 検出対象物 D0 検出領域 D1 検出可能範囲 D2 非検出範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/16 H01L 27/14 K Fターム(参考) 2F065 AA02 FF09 GG07 JJ16 QQ23 QQ25 SS12 UU02 2F112 AA06 BA02 BA06 CA03 DA26 FA03 FA50 GA05 4M118 AA10 AB03 BA01 CA03 GA03 GD03 GD07 5G055 AA02 AA03 AB03 AC01 AD01 AD04 AD12 AD29 AE01 AE25 AG21
Claims (6)
- 【請求項1】 検出領域に光を投射するとともに検出領
域からの帰還光を受光して三角測距方式により検出領域
における物体の有無を検出する光電スイッチであって、 前記検出領域に光を投射する発光手段と、 前記検出領域からの帰還光を受光する位置検出素子と、 前記検出領域における物体の位置を前記位置検出素子の
出力信号から算出して位置情報として出力する位置情報
算出手段と、 前記位置情報算出手段から出力された位置情報を数値で
表示する位置情報表示手段とを備えたことを特徴とする
光電スイッチ。 - 【請求項2】 前記位置情報は、前記検出領域において
前記発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位
置を基準として前記検出領域内の物体の位置を表すこと
を特徴とする請求項1記載の光電スイッチ。 - 【請求項3】 前記検出領域において検出可能範囲と非
検出範囲との境界部の位置を定めるためのしきい値を設
定するためのしきい値設定手段と、 前記しきい値設定手段により設定されたしきい値を前記
位置情報算出手段により算出される位置情報に対応する
しきい値情報で表示するしきい値情報表示手段とをさら
に備えたことを特徴とする請求項2記載の光電スイッ
チ。 - 【請求項4】 前記位置情報表示手段および前記しきい
値情報表示手段は、前記位置情報または前記しきい値情
報を切り換え表示可能な共通の表示部により構成され、 前記表示部に表示させる情報を選択するための選択手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の光電ス
イッチ。 - 【請求項5】 前記位置検出素子の出力信号および前記
しきい値設定手段により設定されたしきい値から前記検
出領域の前記検出可能範囲内の物体の有無を検出する検
出処理を行う処理手段と、 前記処理手段の検出状態に関する情報を表示する検出状
態表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項3ま
たは4記載の光電スイッチ。 - 【請求項6】 前記位置検出素子は、前記検出領域にお
いて前記発光手段に最も近い側の端部からの帰還光を受
ける一端部および最も遠い側の端部からの帰還光を受け
る他端部を有する受光面を備え、帰還光の入射位置の変
化量に対する出力信号の変化量の割合が前記受光面の前
記一端部から前記他端部へ近づくにしたがって増加する
特性を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
に記載の光電スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000272993A JP2001280912A (ja) | 2000-01-26 | 2000-09-08 | 光電スイッチ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000016556 | 2000-01-26 | ||
JP2000-16556 | 2000-01-26 | ||
JP2000272993A JP2001280912A (ja) | 2000-01-26 | 2000-09-08 | 光電スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001280912A true JP2001280912A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=26584156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000272993A Pending JP2001280912A (ja) | 2000-01-26 | 2000-09-08 | 光電スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001280912A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2000
- 2000-09-08 JP JP2000272993A patent/JP2001280912A/ja active Pending
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