JPH01167608A - Distance sensor - Google Patents
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- JPH01167608A JPH01167608A JP32614487A JP32614487A JPH01167608A JP H01167608 A JPH01167608 A JP H01167608A JP 32614487 A JP32614487 A JP 32614487A JP 32614487 A JP32614487 A JP 32614487A JP H01167608 A JPH01167608 A JP H01167608A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、検出物体からの反射ビームを位置検出素子で
受光し、この位置検出素子からの受光信号に基づいてそ
の検出物体までの距離を演算するようにした距離センサ
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention involves receiving a reflected beam from a detection object with a position detection element, and detecting the reflected beam based on the received light signal from the position detection element. The present invention relates to a distance sensor that calculates the distance to an object.
（従来の技術）
従来より、検出物体までの距離を検出するための検出距
離センサとして所謂三角測量の原理を利用したものが供
されている。この種の距離センサの一例を第７図乃び第
８図に示す。１は投光素子としてのＬ Ｅ Ｄ （Ｌｌ
ｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｌｏｄｅ）で、これは投
光制御回路２から電流が与えられると、その電流の大き
さに応じた光出力で発光してレンズ３を介して略平行−
光ビームを前方に照射する。(Prior Art) Conventionally, detection distance sensors that utilize the principle of so-called triangulation have been provided for detecting the distance to a detection object. An example of this type of distance sensor is shown in FIGS. 7 and 8. 1 is L E D (Ll
This means that when a current is applied from the light emitting control circuit 2, it emits light with a light output corresponding to the magnitude of the current, and emits light through the lens 3 in a substantially parallel direction.
Illuminates a light beam forward.
４はＬＥＤの側方にこれから離間した状態に配設された
位置検出素子としての１次元のＰＳＤ（Ｐ。4 is a one-dimensional PSD (P.
５１ｔｉｏｎ ５ｅｎｓｌｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）で
、ミれの受光面上における検出可能位置を示す受光系は
直線的であると共に、その受光系の指向方向を示す受光
系延長線５ ＩＪ（Ｌ Ｅ Ｄ １の中心を通過するよ
うに位置されている。また、ＰＳＤ４の受光面にはレン
ズ６を介して前方からの光がスポット光として結像され
るようになっていて、これの出力端子からそのスポット
光の位置に対応した受光信号（電流信号）１１．１２を
出力するようになっている。７．８はＰＳＤ４の出力端
子に接続された増幅回路で、これは、ＰＳＤ４から出力
される受光信号１１＋１２を夫々増幅して電圧信号Ｖ
１ ＊ Ｖ ２として出力する。９は増幅回路７，８か
らの電圧信号ｖ１゜ｖ２を受ける減算回路で、これは電
圧信号ｖ１から電圧信号ｖ２を減算するようになってい
る。即ち、後述するように検出物体までの距離検出時に
おいて、増幅回路７．８から出力される各電圧信号Ｖｓ
、ｖｇは検出物体までの距離との間で直線関係にないの
で、演算回路９において検出物体までの距離との間に直
線関係を期待できる演算値（Ｖｌ−■２）を求めるもの
である。ここで、投光制御回路２は、増幅回路７，８か
ら出力される電圧信号ｖ１ 、ｖ２の信号レベルの大き
さに応じてＬＥＤＩに与える電流量を変化させるように
なっている。尚、このようなフィードバック制御を行な
う理由としては、検出物体までの距離が一定にもかかわ
らずＰＳＤ４の受光面に結像されるスポット光の全体光
量が変化した場合、これに応じてＰＳＤ４から出力され
る受光信号１１＋ Ｉ２の信号レベルが変化し、結局
、本来なら一定値であるべき演算値（ｖｌ −ｖ２ ＞
が変化してしまって誤検出となるためである。そこで、
斯様な誤検出を防ぐため、ＬＥＤＩから投射される全体
の光量レベルを制御して常にＰＳＤ４の受光面上に結像
されるスポット光の全体の光量レベルを一定とするもの
である。51tion 5ensltive Device), the light receiving system indicating the detectable position on the light receiving surface of the blur is linear, and the light receiving system extension line 5 IJ (passing through the center of L E D 1) indicating the direction of the light receiving system. In addition, the light from the front is focused on the light receiving surface of the PSD 4 as a spot light via the lens 6, and the light from the output terminal of the PSD 4 is located at the position of the spot light. It is designed to output the corresponding light reception signals (current signals) 11 and 12. 7.8 is an amplifier circuit connected to the output terminal of the PSD 4, which amplifies the light reception signals 11 + 12 output from the PSD 4, respectively. and the voltage signal V
Output as 1*V2. Reference numeral 9 denotes a subtraction circuit that receives the voltage signals v1°v2 from the amplifier circuits 7 and 8, and is designed to subtract the voltage signal v2 from the voltage signal v1. That is, as will be described later, when detecting the distance to the detection object, each voltage signal Vs output from the amplifier circuit 7.8
, vg do not have a linear relationship with the distance to the detected object, so the arithmetic circuit 9 calculates a calculated value (Vl-2) that can be expected to have a linear relationship with the distance to the detected object. Here, the light projection control circuit 2 is configured to change the amount of current applied to the LEDI according to the signal levels of the voltage signals v1 and v2 output from the amplifier circuits 7 and 8. The reason for performing such feedback control is that when the overall light intensity of the spot light imaged on the light receiving surface of the PSD 4 changes even though the distance to the detection object is constant, the output from the PSD 4 changes accordingly. The signal level of the received light signal 11+I2 changes, and in the end, the calculated value (vl − v2 >
This is because the value changes, resulting in false detection. Therefore,
In order to prevent such erroneous detection, the overall light intensity level projected from the LEDI is controlled so that the overall light intensity level of the spot light imaged on the light receiving surface of the PSD 4 is always constant.
斯様な構成の距離センサによれば、ＬＥＤｌから投射さ
れる光ビーム内に検出物体１０が位置すると、検出物体
１０により光ビームが反射され、これにより、その反射
ビームがレンズ６を介してＰＳＤ４の受光面上にスポッ
ト光として受光される。このとき、ＰＳＤ４は、ＬＥＤ
ｌ及び検出物体１０との間で三角形を形成する位置にあ
るから、ＰＳＤ４の受光面上に結像されるスポット光は
検出物体９までの距離が変化するに応じて受光系上を移
動する。即ち、ＰＳＤ４の受光面上に結像されるスポッ
ト光は、検出物体１０がＬＥＤＩに近接しているときは
該ＬＥＤＩの反対側に位置し、検出物体１０がＬＥＤＩ
から離間するに従って該ＬＥＤＩに向かって移動する。According to the distance sensor having such a configuration, when the detection object 10 is located within the light beam projected from the LED 1, the light beam is reflected by the detection object 10, and the reflected beam passes through the lens 6 to the PSD 4. The light is received as a spot light on the light receiving surface. At this time, PSD4
1 and the detection object 10, the spot light imaged on the light-receiving surface of the PSD 4 moves on the light-receiving system as the distance to the detection object 9 changes. That is, the spot light imaged on the light receiving surface of the PSD 4 is located on the opposite side of the LEDI when the detection object 10 is close to the LEDI;
As it moves away from the LED, it moves toward the LEDI.
従って、ＰＳＤ４からはスポット光の中心位置に対応し
た受光信号工□、■２が出力されるから、その受光信号
１１゜Ｉ２に基づいてスポット光の中心位置ひいては検
出物体１０までの距離を三角測量の原理で検出すること
ができる。Therefore, since the PSD 4 outputs the light receiving signal signals □ and 2 corresponding to the center position of the spotlight, the center position of the spotlight and the distance to the detection object 10 can be triangulated based on the light receiving signal 11°I2. It can be detected using the principle of
（発明が解決しようとする問題点）
ところが上述のものの場合、検出物体１Ｇが第９図に示
すようにＬＥＤ １までの距離を等しく維持しながら該
ＬＥＤＩからの光ビームを横切る場合を例にして考えて
みると、検出物体１０からレンズ６に向かう反射ビーム
は、検出物体１０が光ビームの一端に進入し始めたとき
は反射ビーム１１だけであったものが、検出物体１０が
光ビームの途中まで進入する位置となると反射ビーム１
１及び１２で囲まれた範囲となり、検出物体１０が完全
に光ビームを横切った検出適正状態となると反射ビーム
１１及び１３で囲まれた範囲となり、そして、検出物体
１０が光ビームから脱出する位置となると反射ビーム１
３だけとなる。ここで、ＰＳＤ４の受光面上に位置する
スポット光の中心位置は、検出物体１０から反射される
反射ビームの範囲の変化に応じて移動するから、検出物
体１０から反射される反射ビームが上述したように順次
変化する場合は、ＰＳＤ４の受光面に結像されるスポッ
ト光の中心位置はＬＥＤ１方向に移動し、これにより、
ＰＳＤ４から出力される受光信号１１．１２は、検出物
体１０があたかもＰＳＤ４から離反中であるように変化
する。換言すれば、ＰＳＤ４から出力される受光信号１
ｔ、Ｉ、が検出物体１０までの距離に正しく対応してい
るときは、検出物体１０が光ビームに完全に横切った検
出適正状態のときのみだけであり、それ以外のとき、即
ち検出物体１０が光ビームの一部に進入した状態にある
ときには検出物体１０までの距離に正しく対応していな
い。この結果、検出物体１０が検出適正状態にないとき
に該検出物体１０までの距離検出動作が行なわれた場合
は、その検出物体１０までの距離を正しく検出すること
ができないことがあるという問題点がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the case of the above-mentioned case, the detection object 1G crosses the light beam from the LED 1 while maintaining the same distance to the LED 1 as shown in FIG. Thinking about it, the reflected beam heading from the detection object 10 toward the lens 6 is only the reflected beam 11 when the detection object 10 starts entering one end of the light beam, but when the detection object 10 is in the middle of the light beam, When it reaches the position where it enters, the reflected beam 1
1 and 12, and when the detection object 10 completely crosses the light beam and is in a proper detection state, the detection object 10 becomes an area surrounded by reflected beams 11 and 13, and the position where the detection object 10 escapes from the light beam. Then reflected beam 1
There will only be 3. Here, since the center position of the spot light located on the light-receiving surface of the PSD 4 moves according to the change in the range of the reflected beam reflected from the detection object 10, the reflected beam reflected from the detection object 10 changes as described above. When the light spot changes sequentially like this, the center position of the spot light imaged on the light receiving surface of the PSD 4 moves in the direction of the LED 1, and as a result,
The light reception signals 11.12 output from the PSD 4 change as if the detection object 10 is moving away from the PSD 4. In other words, the light reception signal 1 output from the PSD 4
t, I, correctly corresponds to the distance to the detection object 10 only when the detection object 10 completely crosses the light beam and is in a proper state of detection, and at other times, that is, when the detection object 10 When it enters a part of the light beam, it does not correspond correctly to the distance to the detection object 10. As a result, if the distance detection operation to the detection object 10 is performed when the detection object 10 is not in a detection appropriate state, there is a problem that the distance to the detection object 10 may not be detected correctly. There is.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、検出物体の検出中においてその検出物体が投光素子か
らの光ビームに対して検出適正状態にあるか否かを判定
することができる距離センサを提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to determine whether or not the detected object is in a suitable state for detection with respect to the light beam from the light projecting element during detection of the detected object. The aim is to provide a distance sensor that can be used.
〔発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、検出物体に対して光ビームを投射する投光素
子と、前記検出物体での反射ビームをその検出物体との
間の距離に応じた位置で受光すべく前記投光素子の側方
にこれと離間した状態で配置され上記受光位置を示す受
光信号を出力する位置検出素子と、この位置検出素子か
らの受光信号に基づいて検出物体までの距離を演算する
ようにした距離センサにおいて、前記投光素子の近傍に
検出物体での反射ビームを受光するように配置された受
光素子を有し、その受光状態に基づいて当該検出物体上
に前記投光素子から投射される光ビームの両端が存在す
る検出適正状態にあるか否かを判定する位置判定手段を
設けたものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a light projection element that projects a light beam onto a detection object, and a distance between the reflected beam from the detection object and the detection object. a position detecting element that is placed on the side of the light emitting element and spaced apart from the light emitting element to receive light at a position corresponding to the light emitting element, and outputs a light receiving signal indicating the light receiving position; A distance sensor that calculates the distance to a detection object has a light receiving element arranged near the light emitting element to receive the reflected beam from the detection object, and detects the detected object based on the light reception state of the light receiving element. A position determining means is provided for determining whether or not the object is in a proper detection state in which both ends of the light beam projected from the light projecting element are present.
（作用）
光ビーム内に検出物体が検出適正状態で位置すると、光
ビームが検出物体により反射され、その反射ビームが位
置検出素子により受光される。すると、検出物体までの
距離に応じた受光信号が位置検出素子から出力され、こ
の受光信号に基づいて検出物体までの距離が演算される
。(Function) When the detection object is located within the light beam in a proper detection state, the light beam is reflected by the detection object, and the reflected beam is received by the position detection element. Then, a light reception signal corresponding to the distance to the detection object is output from the position detection element, and the distance to the detection object is calculated based on this light reception signal.
さて、検出物体が光ビームに完全に横切った検出適正状
態にない状態で検出が行なわれた場合は、位置検出素子
からの受光信号は検出物体までの距離に正しく対応して
いないから、この場合は次のようにして演算で得られた
検出物体までの距離を利用しないようにすることができ
る。つまり、検出物体が検出適正状態にないということ
は、その検出物体が投光素子からの光ビームを完全に横
切っていない状態、即ち検出物体上に投光素子がらの光
ビームの両端共が存在していないということであるから
、位置判定手段おいて検出物体上に光ビームの両端が存
在していないと判定された場合は、このことに基づいて
演算によって得られた検出物体までの距離を利用しない
ようにすればよい。Now, if detection is performed in a state where the sensing object is not in the proper detection state where it completely crosses the light beam, the light reception signal from the position detection element will not correctly correspond to the distance to the sensing object, so in this case The distance to the detected object obtained by calculation can be made not to be used in the following manner. In other words, the detection object is not in a proper state for detection, meaning that the detection object does not completely cross the light beam from the light projecting element, that is, both ends of the light beam from the light projecting element are present on the detection object. Therefore, if the position determination means determines that both ends of the light beam do not exist on the detection object, the distance to the detection object obtained by calculation based on this is calculated. Just avoid using it.
（実施例）
以下、本発明の一実施例について第１図乃至第６図を参
照して説明するに、従来例を示す第７図乃び第８図と同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分
についてのみ説明する。即ち、第３図において、１は投
光素子たるＬＥＤ。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The same parts as in FIGS. 7 and 8 showing the conventional example are given the same reference numerals. The explanation will be omitted and only the different parts will be explained. That is, in FIG. 3, 1 is an LED which is a light projecting element.
２はＬＥＤＩに電流を与える投光制御回路、４は位置検
出素子たるＰＳＤ、７．８はＰＳＤ４からの受光信号１
１ｒ Ｉ２を増幅して電圧信号Ｖｌ。2 is a light projection control circuit that provides current to the LEDI, 4 is a PSD which is a position detection element, and 7.8 is a light receiving signal 1 from PSD 4.
1r I2 is amplified to generate a voltage signal Vl.
ｖ２として出力する増幅回路、９は増幅回路７゜８から
出力される電圧信号ｖｌ、ｖ２の差を演算する減算回路
である。尚、この場合１．ＰＳＤ４の受光面上の受光系
の延長を示す受光系延長線５は第１図及び第２図に示す
ようにＬＥＤＩの中心を通過している。The amplifying circuit 9 outputs the signal as v2, and the subtracting circuit 9 calculates the difference between the voltage signals v1 and v2 output from the amplifying circuit 7.8. In this case, 1. A light receiving system extension line 5 indicating the extension of the light receiving system on the light receiving surface of the PSD 4 passes through the center of the LEDI as shown in FIGS. 1 and 2.
さて、第３図に示す１４は減算回路９に接続されたアナ
ログスイッチで、これのオン、オフに基づいて減算回路
９の演算結果が外部回路に出力されるようになっている
。この場合、アナログスイッチ１４は後述する位置判定
手段１５からの信号によりオン、オフするもので、ロウ
レベル信号が与えられた状態でオンし且つハイレベル信
号が与えられた状態でオフするようになっている。Now, reference numeral 14 shown in FIG. 3 is an analog switch connected to the subtraction circuit 9, and the calculation result of the subtraction circuit 9 is outputted to an external circuit based on whether this switch is turned on or off. In this case, the analog switch 14 is turned on and off by a signal from a position determination means 15, which will be described later, and is turned on when a low level signal is applied and turned off when a high level signal is applied. There is.
次に位置判定手段１５について説明する。この位置判定
手段１５において、１６は位置判定用のＰＳＤで、これ
の受光面上には前述の位置検出用のＰＳＤ４の受光系と
同一の直線的な受光系１７が存する。そして、ＰＳＤ１
６は、受光系１７の指向方向が前述のＰＳＤ４における
受光系延長線５の指向方向と一致すると共に、ＬＥＤ
１の中心を通過し且つ受光系延長線５と直交する受光中
心゛指示線１８上に受光系１７の中心が一致するように
してＬＥＤＩの近傍に配設されている。また、ＰＳＤ１
６の受光面上にはレンズ１９を介して前方からの光がス
ポット光として結像されるようになっていて、そのスポ
ット光の位置に応じた受光信号１３．！、を各出力端子
から夫々出力するようになっている。２０は差動増幅回
路で、これの反転入力端子（−）及び非反転入力端子（
＋）はＰＳＤＩ６の各出力端子に夫々接続されている。Next, the position determining means 15 will be explained. In this position determining means 15, 16 is a PSD for position determination, and on its light receiving surface there is a linear light receiving system 17 that is the same as the light receiving system of the PSD 4 for position detection described above. And PSD1
6, the orientation direction of the light receiving system 17 matches the orientation direction of the light receiving system extension line 5 in the PSD 4 described above, and the LED
The center of the light receiving system 17 is arranged in the vicinity of the LEDI such that the center of the light receiving system 17 coincides with the light receiving center indication line 18 passing through the center of the light receiving system 1 and orthogonal to the light receiving system extension line 5. Also, PSD1
Light from the front is imaged as a spot light on the light receiving surface of the lens 13 through a lens 19, and a light receiving signal 13. ! , are output from each output terminal. 20 is a differential amplifier circuit, which has an inverting input terminal (-) and a non-inverting input terminal (
+) are respectively connected to each output terminal of PSDI6.
また、差動増幅回路２０の非反転入力端子には補正用電
源２１が接続されていて、ＰＳＤＩ６がら差動増幅回路
２０の非反転入力端子に出力される受光信号Ｉ４の信号
レベルを補正するようになっている。この場合、上記の
ような補正を行なう理由としては、ＰＳＤＩ６の受光面
に結像されるスポット光の中心位置が、そのＰＳＤＩ６
の受光系１７と受光中心指示線１８とが交差する受光中
心点２２に丁度位置したときは、差動増幅回路２０の各
入力端子に与えられる受光信号■３＋Ｉ４の信号レベル
は本来なら一致するはずであるが、ＰＳＤＩ６をＬＥＤ
ｌの近傍の上述した所定位置に寸分狂いなく配設するこ
とは困難であり、このため、ＰＳＤＩ６の受光面に結像
されるスポット光の中心位置が受光中心点２２に位置す
るにしてもそのスポット光の中心位置がＰＳＤＩ６の受
光系１７の中心とはならず、結局、このＰＳＤＩ６の出
力端子からの受光信号１３＋ １．の信号レベルひい
ては差動増幅回路２０に入力される入力電流の信号レベ
ルが一致しないことが往々にしであるためである。そこ
で、ＰＳＤＩ ６の受光面上のスポット光が受光中心に
位置したときに、差動増幅回路２０の入力信号レベルを
一致させるべく、補正用電源２１によってＰＳＤｌＢか
らの受光信号１４の信号レベルを調整するものである。Further, a correction power supply 21 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit 20, and is configured to correct the signal level of the light reception signal I4 output from the PSDI 6 to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit 20. It has become. In this case, the reason for performing the above correction is that the center position of the spot light imaged on the light receiving surface of the PSDI 6 is
When the light receiving system 17 and the light receiving center indicating line 18 intersect at the light receiving center point 22, the signal levels of the light receiving signals ■3+I4 applied to each input terminal of the differential amplifier circuit 20 should originally match. However, if PSDI6 is LED
It is difficult to arrange the spot light at the above-mentioned predetermined position near l without any deviation, and therefore, even if the center position of the spot light imaged on the light receiving surface of the PSDI 6 is located at the light receiving center point 22, the The center position of the spot light is not the center of the light receiving system 17 of the PSDI 6, and as a result, the light receiving signal 13+1. This is because the signal levels of the input currents input to the differential amplifier circuit 20 often do not match. Therefore, when the spot light on the light receiving surface of the PSDI 6 is located at the center of light reception, the signal level of the light reception signal 14 from the PSDlB is adjusted by the correction power supply 21 in order to match the input signal level of the differential amplifier circuit 20. It is something to do.
一方、２３は差動増幅回路２０の出力端子に接続された
全波整流器で、これは、差動増幅回路２０からの出力信
号がゼロレベルのときのみロウレベル信号をアナログス
イッチ１４に出力してこれをオンさせ、差動増幅回路２
０からの出力信号がプラスレベル或はマイナスレベルの
ときにハイレベル信号をアナログスイッチ１４に出力し
てこれをオフさせる。On the other hand, 23 is a full-wave rectifier connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 20, which outputs a low level signal to the analog switch 14 only when the output signal from the differential amplifier circuit 20 is at zero level. Turn on the differential amplifier circuit 2.
When the output signal from 0 is at a plus level or a minus level, a high level signal is output to the analog switch 14 to turn it off.
次に上記構成の作用について説明する。。Next, the operation of the above configuration will be explained. .
まず、検出物体１０の位置が検出適正状態にある場合、
即ちＬＥＤＩからの光ビームの両端共が検出物体１０上
に存在する場合について説明する。First, when the position of the detection object 10 is in a detection appropriate state,
That is, a case will be described in which both ends of the light beam from the LEDI are present on the detection object 10.
即ち、投光制御回路２からＬＥＤＩに電流が与えられる
と、第４図に示すようにＬＥＤＩが発光してレンズ３を
介して前方に略平行な光ビームを投射する。すると、Ｌ
ＥＤＩからの光ビームは前方に位置する検出物体１０で
反射され、その反射ビームがレンズ６を介してＰＳＤ４
の受光面にスポット光として結像される。そして、ＰＳ
Ｄ４の各出力端子からは、スポット光の位置に応じた受
光信号１１＋’Ｉ！が夫々増幅回路７．８に出力され、
ここで増幅されて電圧信号ｖｌ ＊ Ｖ ｔとして減算
回路９に出力される。そして、減算回路９において、電
圧信号ｖｌ、ｖ、の差が演算されその演算結果が出力さ
れる。このとき、上述したようにＬＥＤＩからの光ビー
ムの両端が検出物体１０上に存在している場合は、検出
物体１０で反射して位置判定用のＰＳＤＩ６の受光面上
に結像されるスポット光の中心位置は、第６図（ｂ）で
示すようにＰＳＤｌＢの受光面上の受光中心点２２に位
置しているから、差動増幅回路２０の各入力信号レベル
は一致し、これにより、差動増幅回路２０からの出力信
号はゼロレベルとなる。従って、位置判定手段１５から
アナログスイッチ１４にロウレベル信号が出力されて、
アナログスイッチ１４がオンし、この結果、減算回路９
での演算結果（検出物体１０までの距離に対応している
）が外部回路に出力される。That is, when a current is applied to the LEDI from the light projection control circuit 2, the LEDI emits light and projects a substantially parallel light beam forward through the lens 3, as shown in FIG. Then, L
The light beam from the EDI is reflected by the detection object 10 located in front, and the reflected beam passes through the lens 6 to the PSD 4.
The light is imaged as a spot light on the light-receiving surface. And P.S.
From each output terminal of D4, a light reception signal 11+'I! corresponding to the position of the spot light is output. are output to amplifier circuits 7 and 8, respectively,
Here, it is amplified and output to the subtraction circuit 9 as a voltage signal vl*Vt. Then, the subtraction circuit 9 calculates the difference between the voltage signals vl and v, and outputs the calculation result. At this time, if both ends of the light beam from the LEDI are present on the detection object 10 as described above, the spot light is reflected by the detection object 10 and is imaged on the light receiving surface of the PSDI 6 for position determination. Since the center position of is located at the light receiving center point 22 on the light receiving surface of the PSDlB as shown in FIG. The output signal from the dynamic amplifier circuit 20 becomes zero level. Therefore, a low level signal is output from the position determination means 15 to the analog switch 14,
The analog switch 14 is turned on, and as a result, the subtraction circuit 9
The calculation result (corresponding to the distance to the detection object 10) is output to an external circuit.
而して、検出物体１０が距離を一定に保った状態でＬＥ
ＤＩからの光ビームを横切って移動した場合は、減算回
路９における演算結果が不正確となっている虞があるか
ら、斯様な場合は次のようにして減算回路９による演算
結果が外部回路に出力されるのを防止することができる
。即ち、第５図（ａ）で示すように検出物体１０が矢印
Ｂ方向に進んでＬＥＤＩからの光ビームに一部進入した
状態では、位置判定用のＰＳＤｌＢに結像されるスポッ
ト光は第６図（ａ）で示す位置となっている。つまり、
ＰＳＤＩ８の受光面には光ビームの一部が結像していて
、このため、ＰＳＤＩ６の各出力端子からの受光信号の
レベルひいては差動増幅回路２０の各入力端子に対する
信号レベルに差異を生じている。この結果、差動増幅回
路２０からの出力信号は例えばプラスレベルとなって、
これにより位置判定手段１５からハイレベル信号が出力
されるため、アナログスイッチ２３がオフする。このと
き、位置検出用のＰＳＤ４から出力された受光信号ＩＬ
＋ ■２は検出物体までの距離に対応せず、このため
減算回路９による演算結果は検出物体１０までの距離に
対応していないから、上述したように位置判定手段１５
からの制御によりアナログスイッチ１４がオフされてい
ることにより、減算回路９において演算された演算結果
（検出物体１０までの距離に対応していない）が外部回
路に出力されることはない。Therefore, with the detection object 10 keeping the distance constant, LE
If it moves across the light beam from the DI, there is a risk that the calculation result in the subtraction circuit 9 will be inaccurate. can be prevented from being output. That is, when the detection object 10 moves in the direction of arrow B and partially enters the light beam from the LEDI as shown in FIG. The position is shown in Figure (a). In other words,
A part of the light beam is imaged on the light receiving surface of the PSDI 8, which causes a difference in the level of the light reception signal from each output terminal of the PSDI 6, and thus in the signal level for each input terminal of the differential amplifier circuit 20. There is. As a result, the output signal from the differential amplifier circuit 20 becomes, for example, a positive level,
As a result, a high level signal is output from the position determination means 15, and the analog switch 23 is turned off. At this time, the light reception signal IL output from the PSD 4 for position detection
+ (2) does not correspond to the distance to the detected object, and therefore the calculation result by the subtraction circuit 9 does not correspond to the distance to the detected object 10. Therefore, as described above, the position determining means 15
Since the analog switch 14 is turned off under control from the subtraction circuit 9, the calculation result (which does not correspond to the distance to the detection object 10) calculated in the subtraction circuit 9 is not output to the external circuit.
そして、検出物体１０の移動が進んで第５図（ｂ）で示
すようにＬＥＤ １からの光ビームを完全に横切った位
置となると、ＰＳＤＩ ６の受光面に結像されるスポッ
ト光の中心位置は第６図（ｂ）で示すようにＰＳＤＩ６
の受光面上の受光中心点２２に位置する。すると、差動
増幅回路２０の各入力端子に人力する信号レベルが一致
し、これにより差動増幅回路２０から出力される信号レ
ベルがゼロレベルとなる。この結果、位置判定手段１５
からロウレベル信号が出力されてアナログスイッチ１４
がオンする。このとき、減算回路９において演算される
演算結果は正しく検出物体１０までの距離に対応してい
るので、オン状態となったアナログスイッチ１４を介し
てその演算結果が外部に出力されるにしても、何ら不都
合が生じることはない。When the detection object 10 moves further and reaches a position where it completely crosses the light beam from the LED 1 as shown in FIG. is PSDI6 as shown in Figure 6(b).
It is located at the light receiving center point 22 on the light receiving surface of. Then, the signal levels input to each input terminal of the differential amplifier circuit 20 match, and thereby the signal level output from the differential amplifier circuit 20 becomes zero level. As a result, the position determining means 15
A low level signal is output from the analog switch 14.
turns on. At this time, the calculation result calculated in the subtraction circuit 9 correctly corresponds to the distance to the detection object 10, so even if the calculation result is output to the outside via the analog switch 14 that is in the on state. , no inconvenience will occur.
そして、検出物体１０が第５図（ｃ）で示すようにＬＥ
ＤＩからの光ビーム内から脱出する位置となると、ＰＳ
ＤＩ６に結像されるスポット光は第６図（ｃ）で示す位
置となる。すると、ＰＳＤＩ６から出力される受光信号
１３，１．に再び差異を生じ、これにより、差動増幅回
路２０から出力される信号レベルが今度はマイナスレベ
ルとなる。この結果、位置判定手段１５からハイレベル
信号が出力されてアナログスイッチ１４がオフする。こ
のとき、減算回路９において演算された演算結果は検出
物体１０までの距離に対応していないので、その不正確
な演算結果が外部に出力されることはない。Then, the detection object 10 is LE as shown in FIG. 5(c).
When it comes to the position to escape from within the light beam from DI, PS
The spot light focused on the DI 6 is at the position shown in FIG. 6(c). Then, the light reception signals 13, 1 . A difference occurs again, and as a result, the signal level output from the differential amplifier circuit 20 now becomes a negative level. As a result, a high level signal is output from the position determining means 15 and the analog switch 14 is turned off. At this time, since the calculation result calculated in the subtraction circuit 9 does not correspond to the distance to the detection object 10, the inaccurate calculation result is not outputted to the outside.
要するに、上記構成のものによれば、検出物体１０がＬ
ＥＤＩからの光ビームに対して検出適正状態にあるか否
かを位置判定手段１５により判定するようにしたので、
位置判定手段１５が設けられていない従来例と違って、
減算回路９から不正確な虞のある演算結果が出力される
ことを確実に防止することができる。In short, according to the above configuration, the detection object 10 is
Since the position determining means 15 determines whether or not the detection state is appropriate for the light beam from the EDI,
Unlike the conventional example in which the position determining means 15 is not provided,
It is possible to reliably prevent the subtraction circuit 9 from outputting a calculation result that may be inaccurate.
尚、上記実施例では、位置判定手段１５からの出力によ
りアナログスイッチ１４をオン、オフするように構成し
たが、これに代えて、位置判定手段１５に出力端子を接
続し、その出力端子を介して出力される位置判定手段１
５からの信号に基づいて減算回路９からの演算結果の良
否を判定すると共に、その判定結果により演算結果を利
用するか否かを判断するように構成してもよい。In the above embodiment, the analog switch 14 is turned on and off by the output from the position determining means 15, but instead of this, an output terminal is connected to the position determining means 15, and the analog switch 14 is turned on and off by the output from the position determining means 15. position determination means 1 outputted by
The subtraction circuit 9 may be configured to determine whether the calculation result from the subtraction circuit 9 is good or bad based on the signal from the subtraction circuit 5, and to determine whether or not to use the calculation result based on the determination result.
その他、本発明は上記し且つ図面に示したちのに限定さ
れることなく、例えばＰＳＤ４及び１６に代えてイメー
ジセンサを用いてもよい等、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できる。In addition, the present invention is not limited to what has been described above and shown in the drawings; for example, image sensors may be used in place of the PSDs 4 and 16, and can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.
［発明の効果］
本発明は以上の記述から明らかなように、検出物体まで
の距離を三角測量の原理に基づいて検出するようにした
距離センサにおいて、投光素子の近傍に検出物体までの
反射ビームを受光するように配置された受光素子を有し
、その受光状態に基づいて当該検出物体上に前記投光素
子からの光ビームの両端が存在するか否かを判定する位
置判定手段を設けたので、検出物体の距離を検出中にお
いてその検出物体が投光素子からの光ビームに対して検
出適正状態にあるか否かを判定できるという優れた効果
を奏する。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the present invention provides a distance sensor that detects the distance to a detection object based on the principle of triangulation, in which a reflection light beam to the detection object is provided near the light emitting element. A light receiving element arranged to receive the light beam is provided, and a position determining means is provided for determining whether or not both ends of the light beam from the light projecting element are present on the detection object based on the light receiving state of the light receiving element. Therefore, it is possible to determine whether or not the object to be detected is in a suitable state for detection with respect to the light beam from the light projecting element while the distance of the object to be detected is being detected.
第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すものであり
、第１図は検出物体の検出状態で示す要部の斜視図、第
２図は要部の配置関係を示す正面図、第３図は全体の電
気的構成を示すブロック図、第４図は検出物体の検出状
態で示す要部の平面図、第５図は検出物体が光ビーム内
を横切るような検出状態で示す要部の平面図、第６図は
検出物体が光ビーム内を横切るような検出状態において
位置判定用のＰＳＤに結像するスポット光を示す該ＰＳ
Ｄの正面図である。また、第７図乃至第９図は従来例を
示すものであり、第７図は第４図相当図、第８図は第３
図相当図、第９図は検出物体が光ビーム丙を横切るよう
な検出状態で示す要部の平面図である。
図中、１はＬＥＤ （投光素子）、４はＰＳＤ（位置検
出素子）、１０は検出物体、１５は位置判定手段、１６
はＰＳＤ （受光素子）である。FIGS. 1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the main parts in a detection state of a detection object, and FIG. 2 is a front view showing the arrangement of the main parts. , Fig. 3 is a block diagram showing the overall electrical configuration, Fig. 4 is a plan view of the main part shown in the detection state of the detection object, and Fig. 5 is shown in the detection state in which the detection object crosses within the light beam. FIG. 6, a plan view of the main part, shows a spot light focused on a PSD for position determination in a detection state in which a detection object crosses within the light beam.
It is a front view of D. In addition, Fig. 7 to Fig. 9 show conventional examples, Fig. 7 is a diagram equivalent to Fig. 4, and Fig. 8 is a diagram corresponding to Fig. 3.
FIG. 9 is a plan view of the main part shown in a detection state in which the detection object crosses the light beam C. In the figure, 1 is an LED (light emitting element), 4 is a PSD (position detection element), 10 is a detection object, 15 is a position determination means, 16
is a PSD (light receiving element).
Claims (1)
前記検出物体での反射ビームをその検出物体との間の距
離に応じた位置で受光すべく前記投光素子の側方にこれ
と離間した状態で配置され上記受光位置を示す受光信号
を出力する位置検出素子と、この位置検出素子からの受
光信号に基づいて検出物体までの距離を演算するように
した距離センサにおいて、前記投光素子の近傍に検出物
体での反射ビームを受光するように配置された受光素子
を有し、その受光状態に基づいて当該検出物体上に前記
投光素子から投射される光ビームの両端が存在する検出
適正状態にあるか否かを判定する位置判定手段を設けた
ことを特徴とする距離センサ。1. A light projection element that projects a light beam onto a detection object;
The light emitting element is placed on the side of the light emitting element and is spaced apart from the light emitting element in order to receive the reflected beam from the detection object at a position corresponding to the distance from the detection object, and outputs a light reception signal indicating the light reception position. In a distance sensor that calculates a distance to a detection object based on a position detection element and a light reception signal from the position detection element, the distance sensor is arranged near the light emitting element so as to receive a reflected beam from the detection object. and a position determining means for determining whether or not the detecting object is in a proper detection state in which both ends of the light beam projected from the light projecting element are present on the detection object based on the light receiving state of the light receiving element. A distance sensor characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326144A JP2655659B2 (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Distance sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326144A JP2655659B2 (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Distance sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167608A true JPH01167608A (en) | 1989-07-03 |
| JP2655659B2 JP2655659B2 (en) | 1997-09-24 |
Family
ID=18184543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62326144A Expired - Fee Related JP2655659B2 (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Distance sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655659B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6423978B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-07-23 | Sunx Limited | System for detecting disk-shaped object such as semiconductor wafer or magnetic disk |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281522A (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Range finder |
| JPS6281521A (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Range finder |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62326144A patent/JP2655659B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281522A (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Range finder |
| JPS6281521A (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-15 | Mitsubishi Electric Corp | Range finder |
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| US6423978B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-07-23 | Sunx Limited | System for detecting disk-shaped object such as semiconductor wafer or magnetic disk |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2655659B2 (en) | 1997-09-24 |
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