JP4599182B2

JP4599182B2 - Photoelectric sensor

Info

Publication number: JP4599182B2
Application number: JP2005024493A
Authority: JP
Inventors: 隆行竹田
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006208337A

Description

本発明は、光電センサに関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor.

従来より、ヘッド部とアンプ部とが分離され、ヘッド部に光を投光する投光手段と、投光手段から投光された光のうち測定対象物で反射した光を受光する１次元位置検出素子とを備えた光電センサが知られている。 Conventionally, a head unit and an amplifier unit are separated, a light projecting unit that projects light onto the head unit, and a one-dimensional position that receives light reflected from a measurement object out of light projected from the light projecting unit A photoelectric sensor including a detection element is known.

この種の光電センサには、投光した光のうち測定対象物で反射した光の受光量に基づいて物体の有無を検出する検出センサや、斜め方向から投光した光のうち測定対象物で斜め方向に反射した光の受光面における受光位置に基づいて測定対象物までの距離を測定する距離測定用センサなどがある。 This type of photoelectric sensor includes a detection sensor that detects the presence or absence of an object based on the amount of received light reflected by a measurement object, and a measurement object that is projected from an oblique direction. There is a distance measuring sensor that measures the distance to a measurement object based on the light receiving position on the light receiving surface of light reflected in an oblique direction.

ここで、距離測定用センサにおいて、１次元位置検出素子として、例えば、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等の１次元の位置検出素子が用いられているものがあり、受光位置に応じた電流を両端の電極から出力されるようになっている。そして、両端の電極から出力された電流が２つの出力端子及びケーブルを介してアンプ部側に送られて、両電流値に基づいてアンプ部にて測定対象物までの距離を測定するように構成されている。 Here, in the distance measurement sensor, there is a one-dimensional position detection element such as a PSD (Position Sensitive Detector) used as the one-dimensional position detection element, and a current corresponding to the light receiving position is supplied to both ends. It is output from the electrode. The current output from the electrodes at both ends is sent to the amplifier unit side via two output terminals and a cable, and the amplifier unit is configured to measure the distance to the measurement object based on both current values. Has been.

一方、物体の有無を検出する検出センサ等においては、物体の有無に応じた電流が１つの電極から出力されるようになっており、当該電極から出力された電流が１つの出力端子及びケーブルを介してアンプ部側に送られて、電流値に基づいて物体の有無等を検出するように構成されている。
特開平６−２８１４５３号公報 On the other hand, in a detection sensor or the like that detects the presence or absence of an object, a current corresponding to the presence or absence of an object is output from one electrode, and the current output from the electrode is connected to one output terminal and cable. And is sent to the amplifier unit side to detect the presence or absence of an object based on the current value.
JP-A-6-281453

ところで、距離測定用センサのヘッド部と、物体の有無を検出する検出センサ等のヘッド部とでは、出力端子の数が異なるため、それら出力端子の数に応じた数の入力端子を有する専用のアンプ部を用意しなければならず、その分の製造コスト等の負担が生じていた。 By the way, since the number of output terminals is different between the head part of the distance measuring sensor and the head part of the detection sensor or the like that detects the presence or absence of an object, a dedicated sensor having a number of input terminals corresponding to the number of output terminals. An amplifier section had to be prepared, and a burden such as manufacturing cost was generated.

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、異なる用途に使用する光電センサのアンプ部を共通化することができる光電センサを提供することを目的とする。 The present invention was completed based on the above situation, and an object thereof is to provide a photoelectric sensor that can be shared between the amplifier portion of the photoelectric sensor to be used for different applications.

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光のうち測定対象物で反射した光を受光面にて受光し当該受光面における受光位置に応じた複数の受光信号を出力する１次元位置検出手段とを備え、
前記１次元位置検出手段における前記受光位置に基づいて測定対象物までの距離を測定する光電センサであって、
ヘッド部とアンプ部とから構成され、
前記ヘッド部は、
前記アンプ部から出力される投光パルス信号に基づいて光を投光する前記投光手段と、
前記投光パルス信号に同期して前記受光位置に応じたパルス信号を出力する前記１次元位置検出手段と、
前記１次元位置検出手段から出力される複数の受光信号を受けて前記受光位置に応じたパルス信号を出力するパルス化信号出力手段と、を備えた距離測定用ヘッド部と、投光された光の物体での透過光又は反射光に基づいて前記物体の検出を行うための物体検出用ヘッド部と、を含む複数のヘッド部のうちのいずれかを択一的に前記アンプ部に接続可能に構成されており、
前記アンプ部は、
前記距離測定用ヘッド部が接続されている場合に前記パルス化信号出力手段から出力されるパルス信号を距離に応じた測定値に変換して出力する変換手段を備えるところに特徴を有する。 As means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a light projecting means for projecting light,
One-dimensional position detecting means for receiving light reflected by the measurement object out of the light projected from the light projecting means on a light receiving surface and outputting a plurality of light receiving signals corresponding to the light receiving positions on the light receiving surface. ,
A photoelectric sensor for measuring a distance to a measurement object based on the light receiving position in the one-dimensional position detecting means,
It consists of a head part and an amplifier part,
The head portion is
The light projecting means for projecting light based on a light projecting pulse signal output from the amplifier unit;
The one-dimensional position detecting means for outputting a pulse signal corresponding to the light receiving position in synchronization with the light projection pulse signal;
A distance measuring head unit comprising: a pulsed signal output unit that receives a plurality of light reception signals output from the one-dimensional position detection unit and outputs a pulse signal corresponding to the light reception position; and the projected light Any one of a plurality of head units including an object detection head unit for detecting the object based on transmitted light or reflected light from the object can be connected to the amplifier unit. Configured,
The amplifier section is
It is characterized in that it comprises conversion means for converting the pulse signal output from the pulsed signal output means into a measurement value corresponding to the distance and outputting it when the distance measuring head section is connected .

なお、アンプ部側に、所定の投光パルス信号のタイミングで投光手段を投光させる投光パルス信号出力手段と、前記投光タイミングから所定の遅延時間経過後のタイミングで受信したパルス信号を前記投光パルス信号のタイミングで投光された光により受光された光に基づくパルス信号であるとして距離の測定を行う測定手段とを備える構成としてもよい。この場合に、アンプ部側のＣＰＵに投光パルス信号出力手段と測定手段としての機能を持たせるようにしてもよい。また、遅延時間は予め実験等により求められる遅れ時間をメモリ等からなる記憶手段に記憶させるようにしてもよい。 In addition, the amplifier unit side is provided with a projection pulse signal output means for projecting the projection means at a timing of a predetermined projection pulse signal, and a pulse signal received at a timing after a predetermined delay time has elapsed from the projection timing. It is good also as a structure provided with the measurement means which measures a distance as it is a pulse signal based on the light received with the light projected by the timing of the said light projection pulse signal. In this case, the CPU on the amplifier unit side may be provided with functions as a projection pulse signal output unit and a measurement unit. In addition, the delay time may be stored in a storage means such as a memory as a delay time obtained in advance by experiments or the like.

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記パルス化信号出力手段は、
前記１次元位置検出手段における受光位置に応じた幅のパルス信号を出力するパルス化手段と、
前記パルス化手段からのパルス信号を積分する積分手段と、
前記積分手段により積分された積分信号をパルス信号として前記アンプ部に送出する送出手段とを備えて構成されるところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pulsed signal output means includes:
Pulsating means for outputting a pulse signal having a width corresponding to the light receiving position in the one-dimensional position detecting means;
Integrating means for integrating the pulse signal from the pulsing means;
It is characterized in that it comprises a sending means for sending the integrated signal integrated by the integrating means to the amplifier section as a pulse signal.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記１次元位置検出手段は、前記受光面における受光位置に応じた電流を両端の電極から出力するＰＳＤであるところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the one-dimensional position detecting means is a PSD that outputs a current corresponding to a light receiving position on the light receiving surface from electrodes at both ends. Has characteristics.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記アンプ部の変換手段は、前記ヘッド部から出力されたパルス信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器からなるところに特徴を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the device according to any one of the first to third aspects, the conversion unit of the amplifier unit converts the pulse signal output from the head unit into a digital signal. It is characterized by the fact that it consists of a vessel.

＜請求項１の発明＞
１次元位置検出手段により異なる位置から出力される複数の受光信号を直接アンプ部に送信しようとする場合には、受光信号に応じた数の出力端子がヘッド部に設けられるため、距離測定のためのヘッド部と、例えば受光信号に応じた出力端子が１つ設けられる物体（の有無）検出のためのヘッド部と、で出力端子の数が異なることになり、アンプ部を共通化することができない。また、受光信号に応じた数のケーブルが必要になるため、その分部品点数が増加してしまう。
また、距離測定用のヘッド部と物体検出用のヘッド部とを択一的にアンプ部に接続することができるから、距離測定時と物体検出時おいてアンプ部を共通化することが可能になる。 <Inventions of claim 1>
When a plurality of light reception signals output from different positions by the one-dimensional position detection means are to be transmitted directly to the amplifier unit, the number of output terminals corresponding to the light reception signals is provided in the head unit, so that distance measurement is performed. For example, the number of output terminals is different between the head section for detecting an object (presence / absence) of an object provided with one output terminal corresponding to the received light signal, for example, and the amplifier section may be shared. Can not. Further, since the number of cables corresponding to the light reception signal is required, the number of parts is increased accordingly.
In addition, the distance measurement head unit and the object detection head unit can be alternatively connected to the amplifier unit, so that the amplifier unit can be shared for distance measurement and object detection. Become.

しかしながら、本構成によれば、パルス化信号出力手段は、異なる位置から出力される複数の受光信号を１次元位置検出手段から受けると、受光面における受光位置に応じた（１つの）パルス信号をアンプ部側に出力する。したがって、部品点数を増加させることなく、距離測定のためのヘッド部と他の検出等に用いられるヘッド部とで、アンプ部を共通化することができる。 However, according to this configuration, when the pulsed signal output unit receives a plurality of light receiving signals output from different positions from the one-dimensional position detecting unit, the pulsed signal output unit outputs (one) pulse signal corresponding to the light receiving position on the light receiving surface. Output to the amplifier side. Therefore, the amplifier unit can be shared by the head unit for distance measurement and the head unit used for other detections without increasing the number of parts.

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、複数の出力信号がパルス化手段により受光位置に応じた幅のパルス信号に変換されて出力されるとともに、積分手段により積分されて送出手段によりアンプ部に送出されるから、アンプでは積分されたパルス信号に基づき測定対象物までの距離を測定することができる。 <Invention of Claim 2 >
According to this configuration, the plurality of output signals are converted into a pulse signal having a width corresponding to the light receiving position by the pulsing unit and output, and are integrated by the integrating unit and sent to the amplifier unit by the sending unit. The amplifier can measure the distance to the measurement object based on the integrated pulse signal.

＜請求項３の発明＞
２つの受光素子を並列配置し、それぞれの受光素子からの出力に基づいて反射光を受光する場合には、高い精度で距離を測定することができない。また、２次元素子を用いると、構成や処理が複雑になっていしまう。しかしながら、本構成によれば、簡易な構成で精度の高い距離検出が可能になる。 <Invention of Claim 3 >
When two light receiving elements are arranged in parallel and the reflected light is received based on the output from each light receiving element, the distance cannot be measured with high accuracy. Further, when a two-dimensional element is used, the configuration and processing become complicated. However, according to this configuration, it is possible to detect a distance with high accuracy with a simple configuration.

＜請求項４の発明＞
本構成によれば、ヘッド部から出力されたパルス信号がＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されるから、かかるデジタル信号により測定対象物までの距離を測定することができる。 <Invention of Claim 4>
According to this configuration, since the pulse signal output from the head unit is converted into a digital signal by the A / D converter, the distance to the measurement object can be measured using the digital signal.

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４を参照して説明する。
実施形態１の光電センサは、投光された光の物体Ｗ（測定対象物）での反射光を受光面にて受光し、この受光位置に基づいて物体Ｗまでの距離測定が可能とされている。この光電センサは距離測定用ヘッド部１０とアンプ部２０とから構成されており、距離測定用ヘッド部１０とアンプ部２０とがケーブル（図示しない）により接続されて信号の送受信が可能となっている。また、アンプ部２０は、上記距離測定用ヘッド部１０に代えて反射する光により物体の検出が可能な物体検出用ヘッド部３０をケーブルを介して接続することができるようになっている。 <Embodiment 1>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The photoelectric sensor according to the first embodiment receives the reflected light of the projected light from the object W (measurement target) on the light receiving surface, and can measure the distance to the object W based on the light receiving position. Yes. This photoelectric sensor is composed of a distance measuring head unit 10 and an amplifier unit 20, and the distance measuring head unit 10 and the amplifier unit 20 are connected by a cable (not shown) so that signals can be transmitted and received. Yes. Further, the amplifier unit 20 can connect an object detection head unit 30 capable of detecting an object by reflected light instead of the distance measurement head unit 10 via a cable.

１．距離測定用ヘッド部の構成
距離測定用ヘッド部１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる投光素子１１と、投光素子１１を駆動させる投光回路１２と、複数の受光信号を両端から出力するＰＳＤ１３（Position Sensitive Detector，本発明の「１次元位置検出手段」に相当）と、ＰＳＤ１３から出力される受光信号を増幅する差動増幅回路１４と、ヘッド側ＣＰＵ１５と、を備えて構成されている。なお、図１の回路図についてＰＳＤ１３は、説明上２つのダイオードから構成されるものとして図示されている。 1. Configuration of Head Unit for Distance Measurement The head unit 10 for distance measurement outputs a light projecting element 11 composed of an LED (light emitting diode), a light projecting circuit 12 for driving the light projecting element 11, and a plurality of light receiving signals from both ends. A PSD 13 (Position Sensitive Detector, corresponding to the “one-dimensional position detection means” of the present invention), a differential amplifier circuit 14 for amplifying a light reception signal output from the PSD 13, and a head side CPU 15 are configured. . In the circuit diagram of FIG. 1, the PSD 13 is illustrated as being composed of two diodes for explanation.

投光回路１２は、アンプ部２０のアンプ側ＣＰＵ２３からの投光パルス信号ａを受けて駆動し投光素子１１を投光させる。投光素子１１から投光された光は投光レンズＬを透過して物体Ｗ上に照射されるとともに、物体Ｗ上で反射した光は受光レンズ（図示しない）で集光されてＰＳＤ１３の受光面上にスポット光として照射される。 The light projecting circuit 12 receives the light projecting pulse signal a from the amplifier side CPU 23 of the amplifier unit 20 and drives to project the light projecting element 11. The light projected from the light projecting element 11 passes through the light projecting lens L and is irradiated onto the object W, and the light reflected on the object W is collected by a light receiving lens (not shown) and received by the PSD 13. Irradiated as spot light on the surface.

ここで、ＰＳＤ１３の受光面上でのスポット光の位置は、距離測定用ヘッド部１０と物体Ｗとの間の距離により変化する。物体Ｗが光電センサに近づくと、図２に示すように、光スポットはＰＳＤ１３受光面の一端部ｘ１側に形成され、物体Ｗが光電センサから離れると、光スポットはＰＳＤ１３の受光面上の他端部ｘ２側に形成される。そして、ＰＳＤ１３は、受光面上での受光位置に応じた２つの受光信号を出力し、共に差動増幅回路１４にて所定の増幅率だけ増幅された受光信号ｂ，ｃがヘッド側ＣＰＵ１５に出力される。 Here, the position of the spot light on the light receiving surface of the PSD 13 varies depending on the distance between the distance measuring head unit 10 and the object W. When the object W approaches the photoelectric sensor, as shown in FIG. 2, the light spot is formed on the one end x1 side of the PSD 13 light receiving surface, and when the object W moves away from the photoelectric sensor, the light spot is the other on the light receiving surface of the PSD 13 It is formed on the end x2 side. The PSD 13 outputs two light receiving signals corresponding to the light receiving positions on the light receiving surface, and both the light receiving signals b and c amplified by a predetermined amplification factor by the differential amplifier circuit 14 are output to the head side CPU 15. Is done.

具体的には、一端部ｘ１側の電極から出力される受光信号はＰＳＤ１３の受光面の一端部ｘ１から受光位置ｘまでの距離に反比例したレベル（電流値）を有し、他端部ｘ２側の電極から出力される受光信号は受光面の他端部から受光位置までの距離に反比例したレベル（電流値）を有する。したがって、ＰＳＤ１３上の受光位置（スポット位置）に応じて両端部の電極からそれぞれ出力される複数の受光信号（電流値）に基づき物体Ｗまでの距離を測定できるようになっている。 Specifically, the light reception signal output from the electrode on the one end x1 side has a level (current value) inversely proportional to the distance from the one end x1 on the light receiving surface of the PSD 13 to the light receiving position x, and the other end x2 side. The light reception signal output from the electrode has a level (current value) inversely proportional to the distance from the other end of the light receiving surface to the light receiving position. Therefore, the distance to the object W can be measured based on a plurality of light receiving signals (current values) output from the electrodes at both ends according to the light receiving position (spot position) on the PSD 13.

ＰＳＤ１３の両端の電極はそれぞれコンデンサＣ１の一端に接続されており、ＰＳＤ１３の両端からそれぞれ出力される受光量に応じた各受光信号は、共にコンデンサＣ１を介して直流（低周波）成分が除去された後、異なる差動増幅回路１４にそれぞれ出力される。なお、各電極とコンデンサＣ１の一端とは抵抗を介して接地されている。 The electrodes at both ends of the PSD 13 are respectively connected to one end of the capacitor C1, and each received light signal corresponding to the amount of light received from both ends of the PSD 13 is removed from the direct current (low frequency) component via the capacitor C1. Are output to different differential amplifier circuits 14 respectively. Each electrode and one end of the capacitor C1 are grounded via a resistor.

差動増幅回路１４は、ＰＳＤ１３からの出力電流が微弱であるため、これを増幅するため設けられるものであり、抵抗とオペアンプとを備えて構成される。そして、各差動増幅回路１４からの出力は、電圧波形が反転されてヘッド側ＣＰＵ１５に出力される。 Since the output current from the PSD 13 is weak, the differential amplifier circuit 14 is provided to amplify the current, and includes a resistor and an operational amplifier. The output from each differential amplifier circuit 14 is output to the head side CPU 15 with the voltage waveform inverted.

ヘッド側ＣＰＵ１５は、両差動増幅回路１４からの受光信号ｂ，ｃを受けると、受光信号レベルの差（ｂ−ｃ）を全受光量レベルに相当する（ｂ＋ｃ）で除算することにより、位置信号｛（ｂ−ｃ）／（ｂ＋ｃ）｝を得る。そして、得られた位置信号を当該位置信号の大きさに比例した（受光面上の位置に応じた）パルス幅のパルス信号ｄ（ＰＷＭ信号）として後述する積分回路１６に出力する。具体的には、例えば、受光位置がＰＳＤ１３の受光面の一端部ｘ１に近づくほどパルス信号ｄのパルス幅が大きくなり、ＳＤ１３の受光面の他端部ｘ２に近づくほどパルス信号ｄのパルス幅が小さくなる。したがって、ヘッド側ＣＰＵ１５が本発明のパルス化手段に相当する。 When the head side CPU 15 receives the light reception signals b and c from the differential amplifier circuit 14, the head side CPU 15 divides the difference (b−c) in the light reception signal level by (b + c) corresponding to the total light reception level, thereby obtaining a position. The signal {(b−c) / (b + c)} is obtained. Then, the obtained position signal is output to an integration circuit 16 described later as a pulse signal d (PWM signal) having a pulse width proportional to the magnitude of the position signal (according to the position on the light receiving surface). Specifically, for example, the pulse width of the pulse signal d increases as the light receiving position approaches the one end x1 of the light receiving surface of the PSD 13, and the pulse width of the pulse signal d increases as the other end x2 of the light receiving surface of the SD 13 approaches. Get smaller. Therefore, the head side CPU 15 corresponds to the pulsing means of the present invention.

また、ヘッド側ＣＰＵ１５は、アンプ側ＣＰＵ２３からの投光パルス信号ａを受けており、この投光パルス信号ａに基づき、後述するＦＥＴ１７のオンオフタイミングを制御するようになっている。 The head side CPU 15 receives the light projection pulse signal a from the amplifier side CPU 23, and controls the on / off timing of the FET 17 to be described later based on the light projection pulse signal a.

さらに、本実施形態では、距離測定用ヘッド部１０には、積分回路１６と、ＦＥＴ１７とが備えられている。 Further, in the present embodiment, the distance measuring head unit 10 includes an integrating circuit 16 and an FET 17.

積分回路１６（本発明の「積分手段」に相当）は、ヘッド側ＣＰＵ１５から出力されるパルス信号ｄを積分するＣＲ回路１６Ａと、ＣＲ回路１６Ａからの出力を受けるボルテージフォロア１６Ｂとから構成されている。 The integrating circuit 16 (corresponding to the “integrating means” of the present invention) includes a CR circuit 16A that integrates the pulse signal d output from the head side CPU 15, and a voltage follower 16B that receives the output from the CR circuit 16A. Yes.

ＣＲ回路１６Ａは、抵抗Ｒ４の一端側がヘッド側ＣＰＵ１５に接続されており、他端側がボルテージフォロア１６ＢのオペアンプＯＰ３の正入力端子に接続されている。コンデンサＣ２は、一端側が接地されており、他端側が抵抗Ｒ４の出力側（オペアンプＯＰ３側）と接続されている。そして、ＣＲ回路１６Ａは受光位置に応じたパルス幅のパルス信号ｄを受けると、受光位置に応じた波高値（電圧値）の電圧信号ｅに変換し、オペアンプＯＰ３の正入力端子に出力する。 In the CR circuit 16A, one end of the resistor R4 is connected to the head CPU 15 and the other end is connected to the positive input terminal of the operational amplifier OP3 of the voltage follower 16B. One end of the capacitor C2 is grounded, and the other end is connected to the output side (the operational amplifier OP3 side) of the resistor R4. When the CR circuit 16A receives a pulse signal d having a pulse width corresponding to the light receiving position, the CR circuit 16A converts it into a voltage signal e having a peak value (voltage value) corresponding to the light receiving position, and outputs the voltage signal e to the positive input terminal of the operational amplifier OP3.

ボルテージフォロア１６Ｂは、測定時の出力電圧の低下を防止するために設けられており、このボルテージフォロア１６Ｂから出力される電圧信号ｅが、アンプ部２０側に与えられるようになっている。
したがって、積分回路１６は、ヘッド側ＣＰＵ１５からのＰＷＭ出力を電圧レベル出力に変換している。 The voltage follower 16B is provided to prevent a decrease in output voltage at the time of measurement, and a voltage signal e output from the voltage follower 16B is provided to the amplifier unit 20 side.
Therefore, the integration circuit 16 converts the PWM output from the head side CPU 15 into a voltage level output.

ＦＥＴ１７（本発明の「送出手段」に相当）は、Ｐチャネル型のＦＥＴであって、ゲートがヘッド側ＣＰＵ１５に接続されるとともに、ドレインが積分回路１６からの出力信号線に接続されている。また、ソースは、接地されている。 The FET 17 (corresponding to the “sending means” of the present invention) is a P-channel FET, and has a gate connected to the head side CPU 15 and a drain connected to an output signal line from the integrating circuit 16. The source is grounded.

これにより、ヘッド側ＣＰＵ１５からパルス信号ｆのローレベルがゲートに出力されたときに積分回路１６からの電圧信号ｅが出力端子Ａを介してアンプ部２０側に送出されるようになるとともに、ヘッド側ＣＰＵ１５からハイレベルの電圧がゲートに出力されたときには、積分回路１６からのパルス信号ｇがアンプ部２０側に送出されないようになっている。これにより、電圧信号ｅは、受光位置に応じた波高値（電圧値）のパルス信号ｇとして、アンプ部２０側に送出される。このように、波高値のパルス信号ｇがアンプ部２０側に送出されることで、アンプ部２０側への伝送時にノイズ等の影響を受けないようになっている。 As a result, when the low level of the pulse signal f is output from the head side CPU 15 to the gate, the voltage signal e from the integration circuit 16 is sent to the amplifier unit 20 side via the output terminal A, and the head When a high level voltage is output from the side CPU 15 to the gate, the pulse signal g from the integration circuit 16 is not sent to the amplifier unit 20 side. As a result, the voltage signal e is sent to the amplifier unit 20 as a pulse signal g having a peak value (voltage value) corresponding to the light receiving position. In this manner, the pulse signal g having a peak value is sent to the amplifier unit 20 side, so that it is not affected by noise or the like during transmission to the amplifier unit 20 side.

なお、ヘッド側ＣＰＵ１５の演算（処理）等により、積分回路１６から出力される信号は、投光パルス信号ａのタイミングよりも所定時間（例えば、複数パルス周期に亘って）遅れる場合には、ヘッド側ＣＰＵ１５がパルス信号ｆのローレベルを出力するタイミングは、投光パルス信号ａのタイミングから所定の遅延時間経過（例えば、パルス周期を変更することで、複数周期後の投光パルス信号のタイミングに同期させてもよい）後に行われるようにしてもよい。 When the signal output from the integration circuit 16 is delayed by a predetermined time (for example, over a plurality of pulse periods) from the timing of the projection pulse signal a by the calculation (processing) of the head side CPU 15 or the like, the head The timing at which the side CPU 15 outputs the low level of the pulse signal f is the same as the timing of the light projection pulse signal after a plurality of cycles by changing a predetermined delay time from the timing of the light projection pulse signal a (for example, by changing the pulse period). It may be synchronized later).

２．アンプ部の構成
アンプ部２０は、サンプルホールド回路２１と、アンプ側ＣＰＵ２３とを備えて構成されている。
サンプルホールド回路２１は、距離測定用ヘッド部１０からの波高値のパルス信号ｇが入力端子Ａ’を介して入力されると、パルス信号ｇを所定時間ごとにホールドし、アンプ側ＣＰＵ２３に出力する。 2. Configuration of Amplifier Unit The amplifier unit 20 includes a sample and hold circuit 21 and an amplifier-side CPU 23.
When the pulse signal g having a peak value from the distance measuring head unit 10 is input via the input terminal A ′, the sample hold circuit 21 holds the pulse signal g every predetermined time and outputs it to the amplifier CPU 23. .

アンプ側ＣＰＵ２３には、Ａ／Ｄ変換器２２が備えられており、ホールドされた最大値がデジタル信号に変換されてアンプ側ＣＰＵ２３に取り込まれる。したがって、Ａ／Ｄ変換器２２が本発明の変換手段に相当する。 The amplifier-side CPU 23 is provided with an A / D converter 22, and the held maximum value is converted into a digital signal and taken into the amplifier-side CPU 23. Therefore, the A / D converter 22 corresponds to the conversion means of the present invention.

ここで、通常、光電センサ（距離センサ）においては、距離測定用ヘッド部１０から出力される波高値のパルス信号ｇのタイミングは、投光パルス信号ａのタイミングよりも複数周期（パルス周期）分遅れる（例えば、図３のａの最初のタイミングで投光パルス信号を送出したときの応答が図３のｇの３番目のパルス波形であるときはほぼ２周期分の遅延）。これは、ヘッド側ＣＰＵ１５にて２つの受光量から比を求めるなどして距離を算出するために、この距離の算出等を行う演算処理に時間がかかってしまうからである。 Here, normally, in the photoelectric sensor (distance sensor), the timing of the pulse signal g having a peak value output from the distance measuring head unit 10 is a plurality of periods (pulse periods) than the timing of the projection pulse signal a. (For example, if the response when the projection pulse signal is transmitted at the first timing of FIG. 3a is the third pulse waveform of g of FIG. 3, the delay is approximately two cycles). This is because the head side CPU 15 calculates the distance by obtaining a ratio from the two received light amounts, and therefore, it takes time to perform the calculation processing for calculating the distance.

そこで、本実施形態では、投光パルス信号ａのタイミングよりも所定時間（例えば、複数パルス周期に亘って）遅れる場合には、投光パルス信号ａのタイミングから演算処理による遅延時間経過後にアンプ側ＣＰＵ２３が入力した信号を投光パルス信号ａのタイミングで投光された光により受光された光に基づくパルス信号であるとして距離の測定を行うようにしている。即ち、遅延時間を加味して光電センサの応答速度が決められているので、この応答速度範囲内で、同期しているものとみなすことができる。 Therefore, in the present embodiment, when a predetermined time (for example, over a plurality of pulse periods) is delayed from the timing of the projection pulse signal a, the amplifier side after the delay time by the arithmetic processing has elapsed from the timing of the projection pulse signal a. The distance is measured by assuming that the signal input by the CPU 23 is a pulse signal based on the light received by the light projected at the timing of the light projection pulse signal a. That is, since the response speed of the photoelectric sensor is determined in consideration of the delay time, it can be considered that the sensor is synchronized within this response speed range.

そして、取り込んだ最大値はＰＳＤ１３の受光面における位置に応じた値となっているから、アンプ側ＣＰＵ２３では、かかる最大値から距離測定用ヘッド部１０から物体Ｗまでの距離に対応した測定値を、アンプ部２０に設けられるデジタル表示器等からなる表示手段（図示しない）に表示させる。 Since the maximum value taken in is a value corresponding to the position of the PSD 13 on the light receiving surface, the amplifier-side CPU 23 calculates a measurement value corresponding to the distance from the distance measuring head unit 10 to the object W from the maximum value. The image is displayed on display means (not shown) including a digital display provided in the amplifier unit 20.

３．物体検出用ヘッド部の構成
物体検出用ヘッド部３０は、図４に示すように、距離測定用ヘッド部１０の構成のうち、ヘッド側ＣＰＵ１５と積分回路１６とＦＥＴ１７は設けられておらず、また、ＰＳＤ１３に代えて１出力のフォトダイオード３３が設けられているため、差動増幅回路３４は１つだけ設けられている。 3. Configuration of Object Detection Head Unit As shown in FIG. 4, the object detection head unit 30 is not provided with the head side CPU 15, the integration circuit 16, and the FET 17 in the configuration of the distance measurement head unit 10, and Since one output photodiode 33 is provided in place of the PSD 13, only one differential amplifier circuit 34 is provided.

これにより、アンプ側ＣＰＵ２３から投光パルス信号ａが送出されると、投光回路３２が駆動して投光素子３１が投光する。投光された光のうち物体Ｗで反射した光は、フォトダイオード３３に受光され、受光信号がコンデンサを介して差動増幅回路３４にて増幅される。そして、増幅された受光信号は、距離測定用ヘッド部１０と同様に１本の信号線（１つの出力端子Ａ）を介してアンプ側ＣＰＵ２３のサンプルホールド回路２１に出力される。 Thereby, when the light projection pulse signal a is sent from the amplifier side CPU 23, the light projection circuit 32 is driven and the light projection element 31 projects light. Of the projected light, the light reflected by the object W is received by the photodiode 33, and the received light signal is amplified by the differential amplifier circuit 34 via the capacitor. The amplified received light signal is output to the sample hold circuit 21 of the amplifier side CPU 23 via one signal line (one output terminal A) as in the distance measuring head unit 10.

これにより、ハイレベル又はローレベルの信号がアンプ側ＣＰＵ２３に取り込まれ、アンプ側ＣＰＵ２３は、ハイレベル又はローレベルの信号に基づいて物体の有無を検出できるようになっている。 As a result, a high-level or low-level signal is taken into the amplifier-side CPU 23, and the amplifier-side CPU 23 can detect the presence / absence of an object based on the high-level or low-level signal.

このように、距離測定に用いる距離測定用ヘッド部１０と、物体検出用ヘッド部３０とは、アンプ部２０に接続される信号線の数が同じになるため、アンプ部２０には、距離測定に用いる距離測定用ヘッド部１０と物体検出用ヘッド部３０とを択一的に接続可能となっている。なお、物体検出用ヘッド部３０以外についても、アンプ部２０を共通化してもよい。例えば、投光素子と受光素子とを対向対置し、透過光の有無により物体を検出するいわゆる透過型光電センサのヘッド部を接続することもできる。
なお、物体検出時の投光パルス信号ａの周期を、距離測定用ヘッド部１０にて生じる遅延時間が複数周期後の投光パルス信号ａのタイミングに一致する周期とすれば、距離測定用ヘッド部１０に取り替えた場合であっても、アンプ側ＣＰＵ２３において距離測定時に遅延させる処理を省略することができる。 Thus, since the distance measurement head unit 10 used for distance measurement and the object detection head unit 30 have the same number of signal lines connected to the amplifier unit 20, the amplifier unit 20 includes the distance measurement. The distance measuring head unit 10 and the object detecting head unit 30 used in the above can be alternatively connected. It should be noted that the amplifier unit 20 may be shared by other than the object detection head unit 30. For example, a head portion of a so-called transmissive photoelectric sensor that detects an object based on the presence or absence of transmitted light can be connected with a light projecting element and a light receiving element facing each other.
If the cycle of the projection pulse signal a at the time of object detection is set to a cycle in which the delay time generated in the distance measurement head unit 10 matches the timing of the projection pulse signal a after a plurality of cycles, the distance measurement head Even when the unit 10 is replaced, the amplifier CPU 23 can omit the process of delaying the distance measurement.

４．本実施形態の効果
（１）ＰＳＤ１３（１次元位置検出手段）により異なる位置から出力される複数の受光信号を直接アンプ部２０に送信しようとする場合には、受光信号に応じた数の出力端子が距離測定用ヘッド部に設けられるため、距離測定のための距離測定用ヘッド部１０と、例えば受光信号に応じた出力端子が１つ設けられる物体（の有無）検出のための物体検出用ヘッド部３０と、で出力端子の数が異なることになり、アンプ部２０を共通化することができない。また、受光信号に応じた数のケーブルが必要になるため、その分部品点数が増加してしまう。
しかしながら、本実施形態によれば、ヘッド側ＣＰＵ１５と積分回路１６とＦＥＴ１７とから構成されるパルス化信号出力手段は、異なる位置（両端の電極）から出力される複数の受光信号ｂ，ｃを受けると、ＰＳＤ１３の受光面における受光位置に応じた（１つの）パルス信号を（１つの）出力端子を介してアンプ部２０側に出力する。したがって、部品点数を増加させることなく、距離測定のための距離測定用ヘッド部１０と他の検出等に用いられるヘッド部とで、アンプ部２０を共通化することができる。 4). Effects of the present embodiment (1) When a plurality of light receiving signals output from different positions by the PSD 13 (one-dimensional position detecting means) are to be transmitted directly to the amplifier unit 20, the number of output terminals corresponding to the light receiving signals Is provided in the distance measuring head unit, and therefore, the distance measuring head unit 10 for measuring the distance and the object detecting head for detecting (existence / absence) of an object provided with one output terminal corresponding to the received light signal, for example. The number of output terminals differs between the unit 30 and the amplifier unit 20 cannot be shared. Further, since the number of cables corresponding to the light reception signal is required, the number of parts is increased accordingly.
However, according to the present embodiment, the pulsed signal output means composed of the head side CPU 15, the integrating circuit 16 and the FET 17 receives a plurality of received light signals b and c output from different positions (electrodes at both ends). Then, (one) pulse signal corresponding to the light receiving position on the light receiving surface of the PSD 13 is output to the amplifier unit 20 side via the (one) output terminal. Therefore, the amplifier unit 20 can be shared by the distance measurement head unit 10 for distance measurement and the head unit used for other detection and the like without increasing the number of parts.

（２）２つの受光素子を並列配置し、それぞれの受光素子からの出力に基づいて反射光を受光する場合（分割ダイオード等）には、高い精度で距離を測定することができない。また、２次元素子を用いると、構成や処理が複雑になっていしまう。しかしながら、本実施形態のようにＰＳＤ１３を用いることで、簡易な構成で精度の高い距離検出が可能になる。 (2) When two light receiving elements are arranged in parallel and the reflected light is received based on the output from each light receiving element (such as a split diode), the distance cannot be measured with high accuracy. Further, when a two-dimensional element is used, the configuration and processing become complicated. However, by using the PSD 13 as in the present embodiment, it is possible to detect a distance with high accuracy with a simple configuration.

（３）距離測定用ヘッド部１０から出力されたパルス信号がＡ／Ｄ変換器２２によりデジタル信号に変換されるから、かかるデジタル信号により物体Ｗ（測定対象物）までの距離を測定することができる。 (3) Since the pulse signal output from the distance measuring head unit 10 is converted into a digital signal by the A / D converter 22, the distance to the object W (measurement object) can be measured using the digital signal. it can.

（４）距離測定用ヘッド部１０と物体検出用ヘッド部３０とを択一的にアンプ部２０に接続することができるから、距離測定時と物体検出時おいてアンプ部２０を共通化することが可能になる。 (4) Since the distance measurement head unit 10 and the object detection head unit 30 can be alternatively connected to the amplifier unit 20, the amplifier unit 20 is shared between the distance measurement and the object detection. Is possible.

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 <Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.

（１）上記実施形態では、１次元位置検出素子としてＰＳＤ１３を用いたが、これに限られない。例えば、２つのダイオード（受光素子）から構成される分割ダイオードであってもよい。また、ＰＳＤ１３に代えて、Ｃ-ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）や１次元ＣＣＤ等を用いてもよい。
（２）上記実施形態では、ＦＥＴ１７は、Ｐチャネル型のＦＥＴとしたが、Ｎチャネル型のＦＥＴとしてもよい。この場合には、ヘッド側ＣＰＵ１５からパルス信号ｆのハイレベルがゲートに出力されたときに積分回路１６からのパルス信号ｇが出力端子Ａを介してアンプ部２０側に送出される。
（３）上記実施形態では、サンプルホールド回路２１により波高値のパルス信号ｇを所定時間ごとにホールドする構成としたが、ピークホールド回路によりパルス信号ｇの最大値又は最小値をホールドし、アンプ側ＣＰＵ２３に出力する構成としてもよい。 (1) Although the PSD 13 is used as the one-dimensional position detection element in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, a divided diode composed of two diodes (light receiving elements) may be used. Further, instead of the PSD 13, a C-MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), a one-dimensional CCD, or the like may be used.
(2) In the above embodiment, the FET 17 is a P-channel type FET, but may be an N-channel type FET. In this case, when the high level of the pulse signal f is output from the head side CPU 15 to the gate, the pulse signal g from the integrating circuit 16 is sent to the amplifier unit 20 side via the output terminal A.
(3) In the above embodiment, the sample-and-hold circuit 21 holds the pulse signal g having a peak value every predetermined time. However, the peak-hold circuit holds the maximum value or the minimum value of the pulse signal g, and the amplifier side It is good also as a structure output to CPU23.

距離測定用の光電センサの構成を概略的に示す図The figure which shows the structure of the photoelectric sensor for distance measurement roughly ＰＳＤの概略図Schematic diagram of PSD 各位置におけるパルス波形を示すタイミングチャートTiming chart showing pulse waveform at each position 物体検出用の光電センサの構成を概略的に示す図The figure which shows the structure of the photoelectric sensor for object detection roughly

符号の説明Explanation of symbols

１０…ヘッド部
１１…投光素子（投光手段）
１３…ＰＳＤ（１次元位置検出素子）
１５…ヘッド側ＣＰＵ（パルス化手段）
１６…積分回路（積分手段）
１６Ａ…ＣＲ回路
１６Ｂ…ボルテージフォロア
１７…ＦＥＴ（送出手段）
２０…アンプ部
２１…サンプルホールド回路
２２…Ａ／Ｄ変換器
２３…アンプ側ＣＰＵ
３０…物体検出用ヘッド部
３３…フォトダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Head part 11 ... Light projection element (light projection means)
13 ... PSD (one-dimensional position detection element)
15: Head side CPU (pulse forming means)
16: Integration circuit (integration means)
16A ... CR circuit 16B ... Voltage follower 17 ... FET (transmission means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Amplifier part 21 ... Sample hold circuit 22 ... A / D converter 23 ... Amplifier side CPU
30 ... Object detection head part 33 ... Photodiode

Claims

光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光のうち測定対象物で反射した光を受光面にて受光し当該受光面における受光位置に応じた複数の受光信号を出力する１次元位置検出手段とを備え、
前記１次元位置検出手段における前記受光位置に基づいて測定対象物までの距離を測定する光電センサであって、
ヘッド部とアンプ部とから構成され、
前記ヘッド部は、
前記アンプ部から出力される投光パルス信号に基づいて光を投光する前記投光手段と、
前記投光パルス信号に同期して前記受光位置に応じたパルス信号を出力する前記１次元位置検出手段と、
前記１次元位置検出手段から出力される複数の受光信号を受けて前記受光位置に応じたパルス信号を出力するパルス化信号出力手段と、を備えた距離測定用ヘッド部と、投光された光の物体での透過光又は反射光に基づいて前記物体の検出を行うための物体検出用ヘッド部と、を含む複数のヘッド部のうちのいずれかを択一的に前記アンプ部に接続可能に構成されており、
前記アンプ部は、
前記距離測定用ヘッド部が接続されている場合に前記パルス化信号出力手段から出力されるパルス信号を距離に応じた測定値に変換して出力する変換手段を備えることを特徴とする光電センサ。 A light projecting means for projecting light;
One-dimensional position detecting means for receiving light reflected by the measurement object out of the light projected from the light projecting means on a light receiving surface and outputting a plurality of light receiving signals corresponding to the light receiving positions on the light receiving surface. ,
A photoelectric sensor for measuring a distance to a measurement object based on the light receiving position in the one-dimensional position detecting means,
It consists of a head part and an amplifier part,
The head portion is
The light projecting means for projecting light based on a light projecting pulse signal output from the amplifier unit;
The one-dimensional position detecting means for outputting a pulse signal corresponding to the light receiving position in synchronization with the light projection pulse signal;
A distance measuring head unit comprising: a pulsed signal output unit that receives a plurality of light reception signals output from the one-dimensional position detection unit and outputs a pulse signal corresponding to the light reception position; and the projected light Any one of a plurality of head units including an object detection head unit for detecting the object based on transmitted light or reflected light from the object can be connected to the amplifier unit. Configured,
The amplifier section is
A photoelectric sensor comprising: conversion means for converting a pulse signal output from the pulsed signal output means into a measurement value corresponding to the distance and outputting it when the distance measuring head section is connected .

前記パルス化信号出力手段は、
前記１次元位置検出手段における受光位置に応じた幅のパルス信号を出力するパルス化手段と、
前記パルス化手段からのパルス信号を積分する積分手段と、
前記積分手段により積分された積分信号をパルス信号として前記アンプ部に送出する送出手段とを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載の光電センサ。 The pulsed signal output means includes
Pulsating means for outputting a pulse signal having a width corresponding to the light receiving position in the one-dimensional position detecting means;
Integrating means for integrating the pulse signal from the pulsing means;
2. The photoelectric sensor according to claim 1, further comprising sending means for sending the integration signal integrated by the integrating means to the amplifier section as a pulse signal.

前記１次元位置検出手段は、前記受光面における受光位置に応じた電流を両端の電極から出力するＰＳＤであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光電センサ。 3. The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the one-dimensional position detection means is a PSD that outputs a current corresponding to a light receiving position on the light receiving surface from electrodes at both ends.

前記アンプ部の変換手段は、前記ヘッド部から出力されたパルス信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光電センサ。 4. The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the conversion unit of the amplifier unit includes an A / D converter that converts a pulse signal output from the head unit into a digital signal. .