JP2613655B2 - 光電スイッチ - Google Patents

光電スイッチ

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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、検知エリアに投光された光ビームの光被検
知物体による反射光を受光して被検知物体の有無を検知
するFA用の光電スイッチに関するものである。
[従来の技術] 従来、検知エリアに投光された光ビームの被検知物体
による反射光を受光して被検知物体の有無を検知するFA
用の光電スイッチは、被検知物体の表面の反射率の影響
や、背景からの反射光による影響を受け難くするため
に、三角測距方式を用いて構成されており、一例とし
て、第5図乃至第7図に示すように、発光素子1から発
する光を投光レンズ2にて光ビームとして検知エリアに
投光し、上記光ビームの被検知物体Xからの反射光を投
光レンズ2の側方に所定距離DEをもって配置されたアナ
モフィックレンズよりなる受光レンズ3にて集光(引き
伸ばされた集光スポットSを形成)するとともに、該被
検知物体Xが光軸方向に移動したときの集光スポットS
の移動方向が分割ラインと斜交するように分割された一
対の楔状フォトダイオード4a,4bにて形成された受光素
子4よりなる位置検出素子で受光し、判定制御手段5に
て上記受光素子4出力に基づいて物体の有無を判定して
出力回路を制御するようにした三角測量方式の光電スイ
ッチ(特願昭62-41006号)が考えられている。なお、第
6図は、被検知物体Xまでの距離がR1,R2,R3の場合にお
ける集光スポットS1,S2,S3を示している。
第7図は、判定制御手段5の構成例を示すもので、分
割されたフォトダイオード4a,4bからそれぞれ出力され
る位置検出信号IA,IB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、距離Rに対応し
た距離信号ln(VA/VB)を測距出力とするようになって
いる。比較回路14では、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
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、発光素子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づいて物体検知信号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11a,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5を形成し
ても良い。
一方、光学系の構成を簡略化するとともに、光軸調整
を不要とした光電スイッチとして、第8図乃至第11図に
示すようなものがあり、発光素子1と、受光素子4およ
び信号処理手段を一体化した集積回路と、投光レンズ2
および受光レンズ3を一体化したレンズブロック6とを
同一回路基板7に直接配設し、組み立ておよび光軸の調
整を簡略化するとともに、小型化を図るようにしたもの
があった。なお、レンズブロック6の回路基板7への装
置は、各レンズ2,3の突起2h,3hを回路基板7の孔7aに挿
入して先端を溶融することによって取着されるようにな
っている。ここに、レンズブロック6の両レンズ2,3
は、入射レンズ面と出射レンズ面とが直交したレンズ面
を有し両レンズ面間をプリズムにて接続したものとなっ
ている。第8図中、23はケース、24は前面カバー、25は
支持板、26は銘板、27aはレンジ設定つまみ、27bは動作
モード設定つまみ、28はOリング、29はパッキング、30
はキャップ、31はコードである。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の従来例にあっては、両レンズ2,
3の投光、受光軸を含む面に垂直なレンズ側面2d,2e,3d,
3eによる不要光反射によって測距誤差および不感帯が生
じるという問題があった。例えば、発光素子1から発せ
られる光のうち、入射レンズ面2a、プリズム面2cおよび
出射レンズ面2bを通った光は、主ビーム光Pとして投光
されるが、レンズ側面2d〜2gによる反射によって、第12
図に示すように、4本の副ビーム光P1′〜P4′が投光さ
れることになる。これらの副ビーム光P1′〜P4′のうち
例えばレンズ側面2dで反射した副ビーム光P1′の被検知
物体Xによる反射光が受光レンズ3にて受光されると、
第13図に示すように、位置検出素子上に2つの集光スポ
ットS,S′が形成され、被検知物体Xまでの実際の距離
(R3)が、両集光スポットS,S′の光エネルギの重心位
置に相当する距離(R1とR3との間の距離)と誤判定され
ることになる。
また、同様にして、受光レンズ3内でもレンズ側面3d
〜3gの反射、拡散光によるフレアが生じることになり、
このフレア光が光分布をもって位置検出素子上に照射さ
れる。このフレア光は被検知物体Xが近付いてくるに従
って大きくなり、距離Rと測距信号lnVA/VBとの関係
は、第14図に示すようになる。ここに、R0以下の近距離
において、フレア光によって距離信号ln(VA/VB)が上
昇している点が問題になり、このような距離信号lnVA
VBによって距離R0以下の距離判定が行えない上、距離R
10以下の場合にも誤判定が行われる場合があるという問
題があった。
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、投光、受光レンズのレンズ側面の
反射光に起因する測距誤差あるいは不感帯の発生を防止
できる光電スイッチを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の光電スイッチは、発光素子から発する光を投
光レンズにて光ビームとして検知エリアに投光し、上記
光ビームの被検知物体からの反射光を受光レンズにて集
光するとともに、該被検知物体が光軸方向に移動したと
きの集光スポットの移動を位置検出素子にて検出し、判
定制御手段にて上記位置検出素子出力に基づいて物体の
有無を判定して出力回路を制御するようにした三角測量
方式の光電スイッチであって、発光素子、位置検出素子
および信号処理手段を実装した回路基板に、投光レンズ
および受光レンズを一体化したレンズブロックを配設
し、入射レンズ面と出射レンズ面とが直交したレンズ面
を有し両レンズ両間をプリズムにて接続して両レンズを
形成して成る光電スイッチにおいて、少なくとも投光、
受光軸を含む面に垂直なレンズ側面に不要光の反射を阻
止する不要光反射阻止用プリズムを一体に形成したもの
である。
[作用] 本発明は上述のように構成されており、三角測量方式
の光電スイッチであって、発光素子、位置検出素子およ
び信号処理手段を実装した回路基板に、投光レンズおよ
び受光レンズを一体化したレンズブロックを配設し、入
射レンズ面と出射レンズ面とが直交したレンズ面を有し
両レンズ両間をプリズムにて接続して両レンズを形成し
て成る光電スイッチにおいて、少なくとも投光、受光軸
を含む面に垂直なレンズ側面に不要光の反射を阻止する
不要光反射阻止用プリズムを一体に形成したものであ
り、投光、受光レンズのレンズ側面による反射光に起因
する測距誤差あるいは不感帯の発生を防止できる光電ス
イッチを提供するものである。
[実施例] 第1図は本発明一実施例を示すもので、前記従来例と
同様に、発光素子1、受光素子4および信号処理手段を
一体化した集積回路8と、投光レンズ1および受光レン
ズ3を一体化したレンズブロック6を同一回路基板7に
直接配設し、入射レンズ面と出射レンズ面とが直交し両
レンズ面間をプリズムにて接続して両レンズ2,3を形成
した光電スイッチにおいて、投光レンズ2,受光レンズ3
の少なくとも投光、受光軸を含む面に垂直なレンズ側面
に不要光の反射を阻止する不要光反射阻止用プリズムP
を一体に形成したものである。
第2図は、各種の不要光を阻止する手段及びそのゴー
スト比Gの測定結果を示すものであり、本実施例の
(ヌ)の形状のプリズムPを形成したものが、レンズ側
面に黒塗装を施したものとともに、顕著な反射光の抑制
効果(ゴースト比Gが小さい)が得られている。また、
台座のあるプリズムを形成したもの(イ)(ロ)のほう
がプリズムのみを形成したもの(ト)(チ)よりも反射
光の抑制効果が得られており、レンズ側面にプリズムを
形成する場合において、プリズムの頂角がレンズ側面よ
りも離れているほうが大きな反射抑制効果が得られると
いう結果が得られている。ここに、ゴースト比Gは、距
離5mm(あるいは10mm)での受光量を、距離100mmでの受
光量で除したものである。
なお、反射光を抑制してゴースト比Gを小さくする点
では、レンズ側面2eに黒塗装を施すのがもっとも効果的
であるが、本発明のようにレンズ側面2eに不要光反射阻
止用のプリズムPを一体に形成するようにすれば、両レ
ンズ2,3の成形時に一体成形できるので、製造工程を簡
略化でき、コストの削減を図ることができる。また、黒
塗装に代えて黒シールを貼着することが考えられるが、
密着性に問題が生じるために反射抑制効果が殆ど得られ
ない。
第4図は他の実施例を示すもので、測距範囲内で被検
知物体Xが移動した場合に対応する集光スポットSの移
動範囲外に、フレア補償用の受光素子4cを設けたもので
あり、この受光素子4c出力により従来例における距離信
号lVA/VBを補正してフレア光による測距誤差および不
感帯の発生をより少なくしている。
すなわち、受光素子4から出力される一対の位置検出
信号IA,IBのうちの一方(実施例ではIB)に、受光素子4
c出力ICを加算した信号IB′とし、ln(VA/VB′)を距
離信号(但し、VB′はIB′をI−V変換した値)とする
ことにより、距離信号ln(VA/VB′)の近距離部分が第
3図の一点鎖線bのよう補正されることになり、フレア
に起因する測距誤差および不感帯の発生を除去できるよ
うになっている。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成されており、三角測量方式
の光電スイッチであって、発光素子、位置検出素子およ
び信号処理手段を実装した回路基板に、投光レンズおよ
び受光レンズを一体化したレンズブロックを配設し、入
射レンズ面と出射レンズ面とが直交したレンズ面を有し
両レンズ両間をプリズムにて接続して両レンズを形成し
て成る光電スイッチにおいて、少なくとも投光、受光軸
を含む面に垂直なレンズ側面に不要光の反射を阻止する
不要光反射阻止用プリズムを一体に形成したものであ
り、投光、受光レンズのレンズ側面による反射光に起因
する測距誤差および不感帯の発生を防止することがで
き、また、不要光反射阻止用のプリズムは投光レンズ、
受光レンズのレンズ成形時にレンズ側面に同時に一体に
設けることができるから、低コスト化を図ることができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の要部斜視図、第2図および第
3図は同上の動作説明図、第4図は他の実施例の概略構
成図、第5図は本発明に係る光電スイッチの概略構成
図、第6図は同上の動作説明図、第7図は同上のブロッ
ク回路図、第8図は従来例の分解斜視図、第9図および
第10図(a)(b)は同上の要部断面図、第11図は同上
の要部斜視図、第12図乃至第14図は同上の問題点を示す
動作説明図である。 1は発光素子、2は投光レンズ、3は受光レンズ、4は
受光素子、4a,4bはフォトダイオード、5は判別制御手
段、6はレンズブロック、7は回路基板、Pは不要反射
光阻止用のプリズムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/0232 H01L 31/02 D

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光素子から発する光を投光レンズにて光
    ビームとして検知エリアに投光し、上記光ビームの被検
    知物体からの反射光を受光レンズにて集光するととも
    に、該被検知物体が光軸方向に移動したときの集光スポ
    ットの移動を位置検出素子にて検出し、判定制御手段に
    て上記位置検出素子出力に基づいて物体の有無を判定し
    て出力回路を制御するようにした三角測量方式の光電ス
    イッチであって、発光素子、位置検出素子および信号処
    理手段を実装した回路基板に、投光レンズおよび受光レ
    ンズを一体化したレンズブロックを配設し、入射レンズ
    面と出射レンズ面とが直交したレンズ面を有し両レンズ
    両間をプリズムにて接続して両レンズを形成して成る光
    電スイッチにおいて、少なくとも投光、受光軸を含む面
    に垂直なレンズ側面に不要光の反射を阻止する不要光反
    射阻止用プリズムを一体に形成したことを特徴とする光
    電スイッチ。
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