JP2544733B2 - 光電スイツチ - Google Patents
光電スイツチInfo
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- JP2544733B2 JP2544733B2 JP62041006A JP4100687A JP2544733B2 JP 2544733 B2 JP2544733 B2 JP 2544733B2 JP 62041006 A JP62041006 A JP 62041006A JP 4100687 A JP4100687 A JP 4100687A JP 2544733 B2 JP2544733 B2 JP 2544733B2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、FA用の光電スイッチに関するものである。
［背景技術］ 従来、FA用の光電スイッチとしては、被検知物体に照
射した光の反射光量をもって物体の有無を検出していた
が、被検知物体の反射率や背景の光による影響で誤動作
が起きるという問題があった。そこで、このような問題
点を解決するものとして、三角測量方式によって被検知
物体までの距離を測定し、その距離が予め設定された検
知距離よりも近いかどうかを判定して物体の有無を検出
するようにしたもの（例えば、特願昭58−14163号）が
あった。第７図は三角測量方式の測距原理を示す概略構
成図であり、発光ダイオード、半導体レーザなどの投光
素子１および投光レンズ２よりなる投光手段３は、被検
知物体Ｘに光ビームを照射している。一方、投光手段３
の側方に所定距離BLをもって配設された受光レンズ５よ
りなる受光手段６は、第８図に示すように、その光ビー
ムの被検知物体Ｘによる反射光を集光した集光スポット
Ｓが位置検出素子たる半導***置センサ（以下PSDと称
する）７上に結像させるようになっている。ここに、PS
D7の両端出力端子から集光スポットＳの位置に対応した
相反する位置検出信号IA,IBが得られるようになってお
り、この位置検出信号IA,IBが入力される判定制御部で
は、位置検出信号IA,IBの比IA/IBあるいはlnIA/IBを演
算して被検知物体Ｘまでの距離Ｒに対応する信号を形成
し、この信号を所定の基準電圧と比較することによって
被検知物体Ｘが検知エリア内に存在するかどうかを判定
して出力回路を制御するようになっている。なお、PSD7
は、表面に光電効果を有する所謂pinフォトダイオード
構造になっており、裏面側にｎ型層が形成された高抵抗
シリコン基板（ｉ層）の表面に均一なｐ型抵抗層が設け
られ、ｐ型抵抗層の両端に設けられている一対の出力端
子とｎ型層に設けられている共通端子との間に集光スポ
ットＳの位置に対応する相反した電流よりなる位置検出
信号IA,IBが流れるようになっている。
射した光の反射光量をもって物体の有無を検出していた
が、被検知物体の反射率や背景の光による影響で誤動作
が起きるという問題があった。そこで、このような問題
点を解決するものとして、三角測量方式によって被検知
物体までの距離を測定し、その距離が予め設定された検
知距離よりも近いかどうかを判定して物体の有無を検出
するようにしたもの（例えば、特願昭58−14163号）が
あった。第７図は三角測量方式の測距原理を示す概略構
成図であり、発光ダイオード、半導体レーザなどの投光
素子１および投光レンズ２よりなる投光手段３は、被検
知物体Ｘに光ビームを照射している。一方、投光手段３
の側方に所定距離BLをもって配設された受光レンズ５よ
りなる受光手段６は、第８図に示すように、その光ビー
ムの被検知物体Ｘによる反射光を集光した集光スポット
Ｓが位置検出素子たる半導***置センサ（以下PSDと称
する）７上に結像させるようになっている。ここに、PS
D7の両端出力端子から集光スポットＳの位置に対応した
相反する位置検出信号IA,IBが得られるようになってお
り、この位置検出信号IA,IBが入力される判定制御部で
は、位置検出信号IA,IBの比IA/IBあるいはlnIA/IBを演
算して被検知物体Ｘまでの距離Ｒに対応する信号を形成
し、この信号を所定の基準電圧と比較することによって
被検知物体Ｘが検知エリア内に存在するかどうかを判定
して出力回路を制御するようになっている。なお、PSD7
は、表面に光電効果を有する所謂pinフォトダイオード
構造になっており、裏面側にｎ型層が形成された高抵抗
シリコン基板（ｉ層）の表面に均一なｐ型抵抗層が設け
られ、ｐ型抵抗層の両端に設けられている一対の出力端
子とｎ型層に設けられている共通端子との間に集光スポ
ットＳの位置に対応する相反した電流よりなる位置検出
信号IA,IBが流れるようになっている。
しかしながら、このような従来例にあっては、位置検
出素子としてPSD7を用いていたので、コストが高くなる
とともに、PSD7の電極間抵抗が高く（ｐ型抵抗層の抵抗
が数十ＫΩ〜数百ＫΩ程度）なっているため、ノイズ発
生源となって位置検出信号IA,IBのS/Nが低下して検出距
離の長距離化が難しくなるという問題があった。
出素子としてPSD7を用いていたので、コストが高くなる
とともに、PSD7の電極間抵抗が高く（ｐ型抵抗層の抵抗
が数十ＫΩ〜数百ＫΩ程度）なっているため、ノイズ発
生源となって位置検出信号IA,IBのS/Nが低下して検出距
離の長距離化が難しくなるという問題があった。
また、他の従来例として、第９図に示すように、位置
検出素子としてPSD7に代えてフォトダイオードペア8a,8
bを用い、位置検出信号IA,IBのS/Nを改善して検出距離
の長距離化を図るようにしたものがあった。第10図
（ａ）は、フォトダイオード8a,8bの分割ラインを、被
検知物体Ｘが投光方向に移動した場合における集光スポ
ットＳの移動方向Ｍと直交する方向（投受光軸を含む面
に垂直な方向）に形成したものであり、第10図（ｂ）
は、分割ラインを移動方向Ｍと斜交する方向に形成した
ものである。第11図は、判定制御手段10の構成例を示す
図であり、分割フォトダイオード8a,8bからそれぞれ出
力される位置検出信号IA,IB出力は、受光回路11a,11bに
よって電圧信号VA,VBに変換された後、それぞれ対数増
幅回路12a,12bにて対数増幅され、この対数増幅された
信号lnVA,lnVBを減算回路13にて減算することにより第
７図に示すように、距離Ｒに対応した距離信号ln（VA/V
B）が得られるようになっている。比較回路14では、第1
2図に示すように、この距離信号ln（VA/VB）と、予め距
離設定ボリュームVRにて設定された基準電圧Vsとを比較
して被検知物体Ｘが検知エリアDEに入ったかどうかを判
定して物体検知信号Vxを出力（例えば、距離信号ln（VA
/VB）が基準電圧Vs以下になったときに物体検知信号Vx
を出力）するようになっている。この物体検知信号Vx
は、信号処理回路15によって正常信号かどうかが判定さ
れ、出力回路16を介して出力される。なお、投光素子１
は、ドライブ回路17によって駆動され、発振回路18にて
発生されたクロック信号に同期して発光されるようにな
っている。一方、信号処理回路15では、上記クロック信
号に基いて物体検知信号Vxをサンプリングして正常信号
か否かを判定するようになっている。また、受光回路11
a,11bには、特定周波数のパルス信号のみを通過させ直
流成分をカットするバンドパスフィルタ回路が設けられ
ている。また、上記例では、ln（VA/VB）を演算して距
離信号としているが、VA/VB、（VA−VB）／（VA＋
VB）、ln（（VA−VB）／（VA＋VB））を演算して距離信
号とし、被検知物体Ｘが検知エリア内に存在するかどう
かを判定するように判定制御手段10を形成しても良い。
検出素子としてPSD7に代えてフォトダイオードペア8a,8
bを用い、位置検出信号IA,IBのS/Nを改善して検出距離
の長距離化を図るようにしたものがあった。第10図
（ａ）は、フォトダイオード8a,8bの分割ラインを、被
検知物体Ｘが投光方向に移動した場合における集光スポ
ットＳの移動方向Ｍと直交する方向（投受光軸を含む面
に垂直な方向）に形成したものであり、第10図（ｂ）
は、分割ラインを移動方向Ｍと斜交する方向に形成した
ものである。第11図は、判定制御手段10の構成例を示す
図であり、分割フォトダイオード8a,8bからそれぞれ出
力される位置検出信号IA,IB出力は、受光回路11a,11bに
よって電圧信号VA,VBに変換された後、それぞれ対数増
幅回路12a,12bにて対数増幅され、この対数増幅された
信号lnVA,lnVBを減算回路13にて減算することにより第
７図に示すように、距離Ｒに対応した距離信号ln（VA/V
B）が得られるようになっている。比較回路14では、第1
2図に示すように、この距離信号ln（VA/VB）と、予め距
離設定ボリュームVRにて設定された基準電圧Vsとを比較
して被検知物体Ｘが検知エリアDEに入ったかどうかを判
定して物体検知信号Vxを出力（例えば、距離信号ln（VA
/VB）が基準電圧Vs以下になったときに物体検知信号Vx
を出力）するようになっている。この物体検知信号Vx
は、信号処理回路15によって正常信号かどうかが判定さ
れ、出力回路16を介して出力される。なお、投光素子１
は、ドライブ回路17によって駆動され、発振回路18にて
発生されたクロック信号に同期して発光されるようにな
っている。一方、信号処理回路15では、上記クロック信
号に基いて物体検知信号Vxをサンプリングして正常信号
か否かを判定するようになっている。また、受光回路11
a,11bには、特定周波数のパルス信号のみを通過させ直
流成分をカットするバンドパスフィルタ回路が設けられ
ている。また、上記例では、ln（VA/VB）を演算して距
離信号としているが、VA/VB、（VA−VB）／（VA＋
VB）、ln（（VA−VB）／（VA＋VB））を演算して距離信
号とし、被検知物体Ｘが検知エリア内に存在するかどう
かを判定するように判定制御手段10を形成しても良い。
ところで、上述のように分割フォトダイオード8a,8b
を位置検出素子として用いたものにあっては、受光手段
６による集光スポットＳは常にフォトダイオード8a,8b
の分割ライン上に位置させる必要があるが、同図（ａ）
に示すように分割ラインが直交して設けられている場合
には、被検知物体Ｘの投光方向の移動によって集光スポ
ットＳが一方の分割フォトダイオード8aあるいは8b上に
移動してしまい易く、検出距離範囲をあまり広くするこ
とができないという問題があった。
を位置検出素子として用いたものにあっては、受光手段
６による集光スポットＳは常にフォトダイオード8a,8b
の分割ライン上に位置させる必要があるが、同図（ａ）
に示すように分割ラインが直交して設けられている場合
には、被検知物体Ｘの投光方向の移動によって集光スポ
ットＳが一方の分割フォトダイオード8aあるいは8b上に
移動してしまい易く、検出距離範囲をあまり広くするこ
とができないという問題があった。
一方、同図（ｂ）に示すように、分割フォトダイオー
ド8a,8bの分割ラインを斜めに形成して集光スポットＳ
の移動方向と斜交させた場合には、集光スポットＳの位
置検出可能範囲が広くなって検出距離範囲を広くするこ
とができるが、この方式では、光電スイッチとして使用
する場合において、被検知物体Ｘが光軸を横切るように
移動した場合に、集光スポットＳが第13図（ａ）〜
（ｃ）に示すように変化し、被検知物体Ｘまでの距離Ｒ
が同一であるにも拘わらず距離信号（lnVA/VB）が大幅
に変化して誤動作が生じるという問題があった。すなわ
ち、被検知物体Ｘが光軸を横切って移動する場合には、
被検知物体Ｘにて光ビームの一部が反射される状態にお
いて集光スポットＳが欠けた状態になって、実際の距離
Ｒとは大幅に異なった距離信号が出力されてしまい、誤
動作が発生するという問題があった。
ド8a,8bの分割ラインを斜めに形成して集光スポットＳ
の移動方向と斜交させた場合には、集光スポットＳの位
置検出可能範囲が広くなって検出距離範囲を広くするこ
とができるが、この方式では、光電スイッチとして使用
する場合において、被検知物体Ｘが光軸を横切るように
移動した場合に、集光スポットＳが第13図（ａ）〜
（ｃ）に示すように変化し、被検知物体Ｘまでの距離Ｒ
が同一であるにも拘わらず距離信号（lnVA/VB）が大幅
に変化して誤動作が生じるという問題があった。すなわ
ち、被検知物体Ｘが光軸を横切って移動する場合には、
被検知物体Ｘにて光ビームの一部が反射される状態にお
いて集光スポットＳが欠けた状態になって、実際の距離
Ｒとは大幅に異なった距離信号が出力されてしまい、誤
動作が発生するという問題があった。
［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、検出距離を長く設定することがで
きるとともに、検出距離範囲を広くすることができ、し
かも被検知物体が光軸を横切る方向に移動する場合にお
ける誤動作を防止できる光電スイッチを提供することに
ある。
目的とするところは、検出距離を長く設定することがで
きるとともに、検出距離範囲を広くすることができ、し
かも被検知物体が光軸を横切る方向に移動する場合にお
ける誤動作を防止できる光電スイッチを提供することに
ある。
［発明の開示］ （構 成） 本発明は、光ビームの被検知物体に投光する投光手段
と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され光ビー
ムの被検知物体による反射光を集光する受光手段と、受
光手段の結像面に配置され被検知物体が投光方向に移動
した場合における集光スポット移動方向が分割ラインと
斜交するように分割されたフォトダイオードよりなる位
置検出素子と、位置検出素子の各分割フォトダイオード
出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在す
るかどうかを判定して出力回路を制御する判定制御手段
とよりなる光電スイッチにおいて、集光スポットを上記
集光スポット移動方向に直交した方向に引き伸ばすと共
に集光スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より
若干長くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズに
て受光手段の受光レンズを形成し、多数に分割されたフ
ォトダイオードにて位置検出素子を形成し、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときに物体検知信号が出力されないように
する判定制御手段を形成することにより、検出距離を長
く設定することができるとともに、検出距離範囲を広く
することができ、しかも被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができる
ようにするものである。
と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され光ビー
ムの被検知物体による反射光を集光する受光手段と、受
光手段の結像面に配置され被検知物体が投光方向に移動
した場合における集光スポット移動方向が分割ラインと
斜交するように分割されたフォトダイオードよりなる位
置検出素子と、位置検出素子の各分割フォトダイオード
出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在す
るかどうかを判定して出力回路を制御する判定制御手段
とよりなる光電スイッチにおいて、集光スポットを上記
集光スポット移動方向に直交した方向に引き伸ばすと共
に集光スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より
若干長くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズに
て受光手段の受光レンズを形成し、多数に分割されたフ
ォトダイオードにて位置検出素子を形成し、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときに物体検知信号が出力されないように
する判定制御手段を形成することにより、検出距離を長
く設定することができるとともに、検出距離範囲を広く
することができ、しかも被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができる
ようにするものである。
（実施例１） 第１図〜第５図は本発明一実施例を示すもので、光ビ
ームを被検知物体Ｘに投光する投光手段３と、投光手段
３の側方に所定距離DLをもって配設され光ビームの被検
知物体Ｘによる反射光を集光する受光手段６と、受光手
段６の結像面に配置され被検知物体Ｘが投光方向に移動
した場合における集光スポットＳの移動方向Ｍが分割ラ
インと斜交するように分割されたフォトダイオード8a,8
bよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード8a,8b出力に基いて被検知物体Ｘが所定の
検知エリア内に存在するかどうかを判定して出力回路16
を制御する判定制御手段10とよりなる従来例（第９図お
よび第10図（ｂ））と同様の光電スイッチにおいて、集
光スポットＳを集光スポットＳの移動方向Ｍに直交した
方向（投受光軸を含む平面に垂直な方向）に引き伸ばす
アナモフィックレンズにて受光手段６の受光レンズ５を
形成したものである。なお、アナモフィックレンズは、
レンズの断面方向により曲率が異なり、焦点距離が異な
ったレンズであり、引き伸ばされたライン状の集光スポ
ットＳの長さは、分割フォトダイオード8a,8bの幅より
も若干長くなるように設定されている。第２図中におい
て、集光スポットS1,S2,S3は、被検知物体Ｘが距離R1,R
2,R3に存在する場合の結像位置を示している。
ームを被検知物体Ｘに投光する投光手段３と、投光手段
３の側方に所定距離DLをもって配設され光ビームの被検
知物体Ｘによる反射光を集光する受光手段６と、受光手
段６の結像面に配置され被検知物体Ｘが投光方向に移動
した場合における集光スポットＳの移動方向Ｍが分割ラ
インと斜交するように分割されたフォトダイオード8a,8
bよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード8a,8b出力に基いて被検知物体Ｘが所定の
検知エリア内に存在するかどうかを判定して出力回路16
を制御する判定制御手段10とよりなる従来例（第９図お
よび第10図（ｂ））と同様の光電スイッチにおいて、集
光スポットＳを集光スポットＳの移動方向Ｍに直交した
方向（投受光軸を含む平面に垂直な方向）に引き伸ばす
アナモフィックレンズにて受光手段６の受光レンズ５を
形成したものである。なお、アナモフィックレンズは、
レンズの断面方向により曲率が異なり、焦点距離が異な
ったレンズであり、引き伸ばされたライン状の集光スポ
ットＳの長さは、分割フォトダイオード8a,8bの幅より
も若干長くなるように設定されている。第２図中におい
て、集光スポットS1,S2,S3は、被検知物体Ｘが距離R1,R
2,R3に存在する場合の結像位置を示している。
以下、実施例の動作について説明する。いま、実施例
にあっては、受光手段６を構成する受光レンズ５として
アナモフィックレンズを用いているので、フォトダイオ
ード8a,8b上には、常にライン状の集光スポットＳが形
成され、この集光スポットＳは、被検知物体Ｘの投光方
向の移動に対応して第２図に示すように（S1,S2,S3）Ｍ
方向に移動するようになっている。したがって、第10図
（ｂ）に示す従来例と同様に、検出距離を長く設定する
ことができるとともに、検出距離範囲を広くすることが
できる。また、被検知物体Ｘが光軸を横切る方向に移動
する場合には、第３図（ａ）〜（ｃ）に示すように、全
体の照度レベルは変化するものの、集光スポットＳのラ
イン長方向の照度分布は略一定となるので、両フォトダ
イオード8a,8bから出力される位置検出信号IA,IBの比
（IA/IB）は変化しないことになって、常に正しい距離
信号（例えばlnVA/VB）が得られ、判定制御手段10にお
いて誤った判定制御が行なわれることがなく、被検知物
体Ｘが光軸を横切るように移動する場合における誤動作
が生じないことになる。なお、第３図（ａ）（ｂ）は被
検知物体Ｘにて光ビームの一部が反射されている状態、
第３図（ｃ）は被検知物体Ｘにて光ビームの全部が反射
されている状態における集光スポットＳを示している。
にあっては、受光手段６を構成する受光レンズ５として
アナモフィックレンズを用いているので、フォトダイオ
ード8a,8b上には、常にライン状の集光スポットＳが形
成され、この集光スポットＳは、被検知物体Ｘの投光方
向の移動に対応して第２図に示すように（S1,S2,S3）Ｍ
方向に移動するようになっている。したがって、第10図
（ｂ）に示す従来例と同様に、検出距離を長く設定する
ことができるとともに、検出距離範囲を広くすることが
できる。また、被検知物体Ｘが光軸を横切る方向に移動
する場合には、第３図（ａ）〜（ｃ）に示すように、全
体の照度レベルは変化するものの、集光スポットＳのラ
イン長方向の照度分布は略一定となるので、両フォトダ
イオード8a,8bから出力される位置検出信号IA,IBの比
（IA/IB）は変化しないことになって、常に正しい距離
信号（例えばlnVA/VB）が得られ、判定制御手段10にお
いて誤った判定制御が行なわれることがなく、被検知物
体Ｘが光軸を横切るように移動する場合における誤動作
が生じないことになる。なお、第３図（ａ）（ｂ）は被
検知物体Ｘにて光ビームの一部が反射されている状態、
第３図（ｃ）は被検知物体Ｘにて光ビームの全部が反射
されている状態における集光スポットＳを示している。
さらに第４図に示すように、多数に分割されたフォト
ダイオード8a,8b,8cにて位置検出素子を形成したもので
あり、両端の分割フォトダイオード8a,8cの出力が他の
分割フォトダイオード8bの出力よりも大きいときに物体
検知信号が出力されないように判定制御手段10を形成
し、ライ状集光スポットＳのライン長さ方向の照度分布
による誤動作を防止するようにしたものである。
ダイオード8a,8b,8cにて位置検出素子を形成したもので
あり、両端の分割フォトダイオード8a,8cの出力が他の
分割フォトダイオード8bの出力よりも大きいときに物体
検知信号が出力されないように判定制御手段10を形成
し、ライ状集光スポットＳのライン長さ方向の照度分布
による誤動作を防止するようにしたものである。
いま、アナモフィックレンズよりなる受光レンズ５に
て集光された集光スポットＳが第５図（ａ）に示すよう
に結像されている場合において、集光スポットＳの照度
分布は、ライン長さ方向において略一定になっている。
しかしながら、被検知物体Ｘが光軸を横切るように移動
する場合において、集光スポットＳの照度分布は第５図
（ｂ）〜（ｄ）に示すように変化し、被検知物体Ｘにて
投光ビームの一部が反射されている状態（投光ビーム中
に入った直後）では、第５図（ｂ）に示すように集光ス
ポットＳの一方の端部の照度が若干高くなってしまい、
測距誤差が生じるという問題がある。このような問題が
生じないようにするには、集光スポットＳの両端部がフ
ォトダイオード8a〜8cに入射しないようにして中央部分
を利用するようにすれば良いことになるが、有効光束を
多く（光利用効率を良く）しようとしてフォトダイオー
ド8a〜8cの幅と、集光スポットＳのライン長さの比を１
に近付けた場合には、集光スポットＳの照度分布に起因
する測距誤差が生じて、判定制御手段10が誤動作すると
いう問題が発生する。すなわち、集光スポットＳの一方
の端部の照度が高くなると、その分だけフォトダイオー
ド8aから出力される電流が大きくなって位置検出信号IA
に誤差が生じ、IA/IBにも照度分布に起因する誤差成分
が生じることになり、判定制御手段10が誤った距離信号
に基いて被検知物体Ｘが所定の検知エリア内に存在する
かどうかを判定して物体検知信号を出力してしまうとい
う問題が生じる。ここに、本実施例にあっては、位置検
出信号IAを両端のフォトダイオード8a,8cから出力され
る電流としているので、距離信号IA/IBは被検知物体Ｘ
が光軸を横切るように移動する場合において、距離信号
IA/IBは実際の距離Ｒに対応する値（被検知物体Ｘにて
投光ビームが全部反射された第５図（ｄ）に示す場合の
値）よりも大きな値となる。この場合、被検知物体Ｘが
光軸を横切るように移動するときの測距誤差は、常に被
検知物体Ｘが遠くにあるように誤差を生じることにな
り、所定距離以下を検知エリアとし、被検知物体Ｘが検
知エリア内に入ったときに物体検知信号を出力するよう
になっている判定制御手段10からは物体検知信号が出力
されず、被検知物体Ｘが光軸を横切り始めた状態におけ
る誤動作が防止される。なお、被検知物体Ｘにて投光ビ
ームが全部反射される状態になった場合には、上述のよ
うな測距誤差が生じないことになるので、実施例１と同
様に、正常な距離判定動作が行なわれ被検知物体Ｘが検
知エリア内に存在すれば、物体検知信号が出力されるこ
とは言うまでもない。
て集光された集光スポットＳが第５図（ａ）に示すよう
に結像されている場合において、集光スポットＳの照度
分布は、ライン長さ方向において略一定になっている。
しかしながら、被検知物体Ｘが光軸を横切るように移動
する場合において、集光スポットＳの照度分布は第５図
（ｂ）〜（ｄ）に示すように変化し、被検知物体Ｘにて
投光ビームの一部が反射されている状態（投光ビーム中
に入った直後）では、第５図（ｂ）に示すように集光ス
ポットＳの一方の端部の照度が若干高くなってしまい、
測距誤差が生じるという問題がある。このような問題が
生じないようにするには、集光スポットＳの両端部がフ
ォトダイオード8a〜8cに入射しないようにして中央部分
を利用するようにすれば良いことになるが、有効光束を
多く（光利用効率を良く）しようとしてフォトダイオー
ド8a〜8cの幅と、集光スポットＳのライン長さの比を１
に近付けた場合には、集光スポットＳの照度分布に起因
する測距誤差が生じて、判定制御手段10が誤動作すると
いう問題が発生する。すなわち、集光スポットＳの一方
の端部の照度が高くなると、その分だけフォトダイオー
ド8aから出力される電流が大きくなって位置検出信号IA
に誤差が生じ、IA/IBにも照度分布に起因する誤差成分
が生じることになり、判定制御手段10が誤った距離信号
に基いて被検知物体Ｘが所定の検知エリア内に存在する
かどうかを判定して物体検知信号を出力してしまうとい
う問題が生じる。ここに、本実施例にあっては、位置検
出信号IAを両端のフォトダイオード8a,8cから出力され
る電流としているので、距離信号IA/IBは被検知物体Ｘ
が光軸を横切るように移動する場合において、距離信号
IA/IBは実際の距離Ｒに対応する値（被検知物体Ｘにて
投光ビームが全部反射された第５図（ｄ）に示す場合の
値）よりも大きな値となる。この場合、被検知物体Ｘが
光軸を横切るように移動するときの測距誤差は、常に被
検知物体Ｘが遠くにあるように誤差を生じることにな
り、所定距離以下を検知エリアとし、被検知物体Ｘが検
知エリア内に入ったときに物体検知信号を出力するよう
になっている判定制御手段10からは物体検知信号が出力
されず、被検知物体Ｘが光軸を横切り始めた状態におけ
る誤動作が防止される。なお、被検知物体Ｘにて投光ビ
ームが全部反射される状態になった場合には、上述のよ
うな測距誤差が生じないことになるので、実施例１と同
様に、正常な距離判定動作が行なわれ被検知物体Ｘが検
知エリア内に存在すれば、物体検知信号が出力されるこ
とは言うまでもない。
（実施例２） 第６図は他の実施例を示すもので、フォトダイオード
8a,8bよりなる位置検出素子の受光面に近接して検知エ
リア変更用のプリズム９を移動自在に配設したものであ
り、従来例における検知エリアを設定する距離調整用ボ
リュームVRを不要とするものである。
8a,8bよりなる位置検出素子の受光面に近接して検知エ
リア変更用のプリズム９を移動自在に配設したものであ
り、従来例における検知エリアを設定する距離調整用ボ
リュームVRを不要とするものである。
いま、位置検出素子たるフォトダイオード8a,8bの受
光面に近接して配設されているプリズム９を移動させる
ことによって集光スポットＳの結像位置を変更すること
ができ、同一位置の被検知物体Ｘに対する距離信号IA/I
Bを変化させることができるようになっているので、比
較回路14の基準電圧Vsを一定値に固定してプリズム９の
位置調整を行うだけで検知エリアの設定ができるように
なっている。したがって、従来例のように、受光手段６
の位置決めを高精度に行い、基準電圧Vsを調整すること
により検知エリアを設定していた場合に比較して検知エ
リアの設定作業が簡略化され、組み立てが容易になって
コストが安くなるという効果がある。
光面に近接して配設されているプリズム９を移動させる
ことによって集光スポットＳの結像位置を変更すること
ができ、同一位置の被検知物体Ｘに対する距離信号IA/I
Bを変化させることができるようになっているので、比
較回路14の基準電圧Vsを一定値に固定してプリズム９の
位置調整を行うだけで検知エリアの設定ができるように
なっている。したがって、従来例のように、受光手段６
の位置決めを高精度に行い、基準電圧Vsを調整すること
により検知エリアを設定していた場合に比較して検知エ
リアの設定作業が簡略化され、組み立てが容易になって
コストが安くなるという効果がある。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、光ビームを被検知物体に投光
する投光手段と、投光手段の側方に所定距離をもって配
設され光ビームの被検知物体による反射光を集光する受
光手段と、受光手段の結像面に配置され被検知物体が投
光方向に移動した場合における集光スポット移動方向が
分割ラインと斜交するように分割されたフォトダイオー
ドよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード出力に基いて被検知物体が所定の検知エリ
ア内に存在するかどうかを判定して出力回路を制御する
判定制御手段とよりなる光電スイッチにおいて、集光ス
ポットを上記集光スポット移動方向に直交した方向に引
き伸ばすと共に集光スポットの長さを分割フォトダイオ
ードの幅より若干長くなる程度に設定可能なアナモフィ
ックレンズにて受光手段の受光レンズを形成し、多数に
分割されたフォトダイオードにて位置検出素子を形成
し、両端の分割フォトダイオード出力が他の分割フォト
ダイオード出力よりも大きいときに物体検知信号が出力
されないようにする判定制御手段を形成したものであ
り、位置検出素子を内部抵抗の低いフォトダイオードを
用いて形成しているので、位置検出信号のS/Nが高くな
って検出距離を長く設定することができると共に、集光
スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より若干長
くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズを用いた
ことで、分割フォトダイオード上の光の密度が高くな
り、これに伴い分割フォトダイオードに発生する受光電
流が大きくなり、測定できる距離を長くとることがで
き、また、フォトダイオードの分割ラインの方向を集光
スポットの移動方向と斜交させているので、検出距離範
囲を広くすることができ、しかも、受光手段の受光レン
ズをアナモフィックレンズにて形成し、集光スポットを
引き伸ばしているので、被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができ
る。即ち、受光レンズとしてアナモフィックレンズを用
いて集光スポットを引き伸ばすことにより、被検知物体
が光軸を横切る方向に移動する場合は、集光スポットの
ライン長方向の照度分布は略一定となる。従って、両フ
ォトダイオードから出力される位置検出信号の比は変化
しないこととなって、常に正しい距離信号が得られ、判
定制御手段において誤った判定制御が行われることがな
く、被検知物体が光軸を横切るように移動する場合にお
ける誤動作を防止できる。しかも、被検知物体が光軸を
横切る方向に移動する場合は、被検知物体にて投光ビー
ムの一部が反射されている状態（投光ビームの中に入っ
た直後）で、集光スポットの一方の端部の照度が若干高
くなることがあるが、このような場合でも、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときには判定制御手段からは物体検知信号
が出力されないので、被検知物体が光軸を横切り始めた
状態における誤動作を防止できるという効果がある。
する投光手段と、投光手段の側方に所定距離をもって配
設され光ビームの被検知物体による反射光を集光する受
光手段と、受光手段の結像面に配置され被検知物体が投
光方向に移動した場合における集光スポット移動方向が
分割ラインと斜交するように分割されたフォトダイオー
ドよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード出力に基いて被検知物体が所定の検知エリ
ア内に存在するかどうかを判定して出力回路を制御する
判定制御手段とよりなる光電スイッチにおいて、集光ス
ポットを上記集光スポット移動方向に直交した方向に引
き伸ばすと共に集光スポットの長さを分割フォトダイオ
ードの幅より若干長くなる程度に設定可能なアナモフィ
ックレンズにて受光手段の受光レンズを形成し、多数に
分割されたフォトダイオードにて位置検出素子を形成
し、両端の分割フォトダイオード出力が他の分割フォト
ダイオード出力よりも大きいときに物体検知信号が出力
されないようにする判定制御手段を形成したものであ
り、位置検出素子を内部抵抗の低いフォトダイオードを
用いて形成しているので、位置検出信号のS/Nが高くな
って検出距離を長く設定することができると共に、集光
スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より若干長
くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズを用いた
ことで、分割フォトダイオード上の光の密度が高くな
り、これに伴い分割フォトダイオードに発生する受光電
流が大きくなり、測定できる距離を長くとることがで
き、また、フォトダイオードの分割ラインの方向を集光
スポットの移動方向と斜交させているので、検出距離範
囲を広くすることができ、しかも、受光手段の受光レン
ズをアナモフィックレンズにて形成し、集光スポットを
引き伸ばしているので、被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができ
る。即ち、受光レンズとしてアナモフィックレンズを用
いて集光スポットを引き伸ばすことにより、被検知物体
が光軸を横切る方向に移動する場合は、集光スポットの
ライン長方向の照度分布は略一定となる。従って、両フ
ォトダイオードから出力される位置検出信号の比は変化
しないこととなって、常に正しい距離信号が得られ、判
定制御手段において誤った判定制御が行われることがな
く、被検知物体が光軸を横切るように移動する場合にお
ける誤動作を防止できる。しかも、被検知物体が光軸を
横切る方向に移動する場合は、被検知物体にて投光ビー
ムの一部が反射されている状態（投光ビームの中に入っ
た直後）で、集光スポットの一方の端部の照度が若干高
くなることがあるが、このような場合でも、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときには判定制御手段からは物体検知信号
が出力されないので、被検知物体が光軸を横切り始めた
状態における誤動作を防止できるという効果がある。
第１図は本発明一実施例の概略構成図、第２図および第
３図は同上の構成および動作を示す説明図、第４図は同
上の要部正面図、第５図は同上の動作説明図、第６図は
他の実施例の概略構成図、第７図は従来例の概略構成
図、第８図は同上の要部正面図、第９図は他の従来例の
概略構成図、第10図（ａ）（ｂ）は同上の要部正面図、
第11図は同上の回路図、第12図および第13図は同上の動
作説明図である。 ３は投光手段、５は受光レンズ、６は受光手段、8a〜8c
はフォトダイオード、10は判定制御手段、14は比較回
路、16は出力回路、Ｘは被検知物体である。
３図は同上の構成および動作を示す説明図、第４図は同
上の要部正面図、第５図は同上の動作説明図、第６図は
他の実施例の概略構成図、第７図は従来例の概略構成
図、第８図は同上の要部正面図、第９図は他の従来例の
概略構成図、第10図（ａ）（ｂ）は同上の要部正面図、
第11図は同上の回路図、第12図および第13図は同上の動
作説明図である。 ３は投光手段、５は受光レンズ、６は受光手段、8a〜8c
はフォトダイオード、10は判定制御手段、14は比較回
路、16は出力回路、Ｘは被検知物体である。
Claims (2)
- 【請求項１】光ビームを被検知物体に投光する投光手段
と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され光ビー
ムの被検知物体による反射光を集光する受光手段と、受
光手段の結像面に配置され被検知物体が投光方向に移動
した場合における集光スポット移動方向が分割ラインと
斜交するように分割されたフォトダイオードよりなる位
置検出素子と、位置検出素子の各分割フォトダイオード
出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在す
るかどうかを判定して出力回路を制御する判定制御手段
とよりなる光電スイッチにおいて、集光スポットを上記
集光スポット移動方向に直交した方向に引き伸ばすと共
に集光スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より
若干長くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズに
て受光手段の受光レンズを形成し、多数に分割されたフ
ォトダイオードにて位置検出素子を形成し、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときに物体検知信号が出力されないように
する判定制御手段を形成したことを特徴とする光電スイ
ッチ。 - 【請求項２】位置検出素子の受光面に近接して検知エリ
ア変更用のプリズムを移動自在に配設したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光電スイッチ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041006A JP2544733B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 光電スイツチ |
| US07/150,385 US4876446A (en) | 1987-02-06 | 1988-01-29 | Optical sensor with optical interconnection board |
| IT47605/88A IT1219426B (it) | 1987-02-06 | 1988-02-04 | Sensore ottico |
| DE3803529A DE3803529A1 (de) | 1987-02-06 | 1988-02-05 | Optischer sensor |
| DE19883844606 DE3844606C2 (de) | 1987-02-06 | 1988-02-05 | Optischer Sensor |
| US07/391,246 US4970384A (en) | 1987-02-06 | 1989-08-09 | Optical sensor for detecting distance to an object including anamorphic light receiving lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041006A JP2544733B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 光電スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206682A JPS63206682A (ja) | 1988-08-25 |
| JP2544733B2 true JP2544733B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=12596307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041006A Expired - Lifetime JP2544733B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-24 | 光電スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544733B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2531975B2 (ja) * | 1988-10-08 | 1996-09-04 | 株式会社ダイフク | 搬送用車体の追突防止用光学式センサ― |
| JP2689359B2 (ja) * | 1991-04-20 | 1997-12-10 | 日商精密光学 株式会社 | 光切断顕微鏡 |
| JP2001280912A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-10-10 | Keyence Corp | 光電スイッチ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54111858A (en) * | 1978-02-21 | 1979-09-01 | Minolta Camera Co Ltd | Distance detector |
| JPS5835410A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-02 | Canon Inc | 距離検出装置 |
| JPS611118U (ja) * | 1984-06-09 | 1986-01-07 | 株式会社リコー | 距離検出装置 |
| JPS6234113A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-14 | Hitachi Ltd | 自動焦点調節装置 |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62041006A patent/JP2544733B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63206682A (ja) | 1988-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |