JPH0227216A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 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、この種の三角測量方式による光電スイ・ツチとし
て、特願昭６２−４１００６号に示すように、一対の楔
状の受光素子とアナモフィックレンズを用いた受光光学
系を組み合わせて被検知物体までの距離を測定するよう
にしたものがあった。

すなわち、第３図ないし第５図はその従来例を示すもの
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、８ｂ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に直交した方向く投受光軸を含む
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４図中において、集光スポット
Ｓ　＋　、　Ｓ　ｚ　、　Ｓ　ｓは、被検知物体Ｘが距
ＭＲ，，Ｒ２，Ｒ，に存在する場かの結像位置を示して
いる。ここに、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４図に示すように（Ｓｌ、
Ｓ２．Ｓ３）Ｍ方向に移動するようになっている。

いま、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５図ｂ）〜（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８
ａ、８ｂから構成される装置検出信号Ｉ　Ａ、　Ｉ　＠
の比（ＩＡ／１．）は変化しないことになって、常に正
しい距離信号く例えば１ｎＶＡ／Ｖ、）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５　
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５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。

第６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、１．出力は、受光回路１１ａ、ｌ
ｌｂによって電圧信号ＶＡ、Ｖ＠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１ｎＶ、、１ｎＶ、を減算回路１
３にて減算することにより、距ｆｉＲに対応した距離信
号１ｎ（Ｖ　Ａ／　Ｖ　ｓ）が得られるようになってい
る。比較回路１４では、この距離信号１ｎ（ＶＡ／Ｖｓ
）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Ｖにを出力（例
えば、距離信号１ｎ（ＶＡ／　Ｖａ）が基準電圧Ｖｓ以
下になったときに物体検知信号■にを出力）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、」二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１１ａ、ｌｌｂ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、ｔ’ｎ（ＶＡ／Ｖ、）を演算して距離
信号としているが、ＶＡ／Ｖ、、（Ｖ、−Ｖｓ）／（ｖ
Ａ＋ｖａ）、１ｎ（（Ｖｘ　　Ｖ−）／（Ｖ−＋Ｖ−）
）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１
０を形成しても良い。

［発明が解決しようとする！ｉｌ！］ 上述の従来例にあっては、位置検出素子を内部抵抗の低
いフォトダイオード８ａ　、　８ｂを用いて形成してい
るので、位置検出信号のＳ／Ｎが高くなって検知距離を
長く設定することができ、フォトダイオード８ｍ、８ｂ
を楔状に分割しているので検知距離範囲を広くすること
ができるようになってい。

また、受光レンズ５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Ｘ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
できるようになっている。しかしながら、上述の従来例
にあっては、測距特性曲線は第７図に示すようになって
おり、検知距離範囲は満足すべき広さではないという問
題があった。そこで、位置検出素子の長さを長くすれば
良いことになるが、素子の長さの増大に伴って寄生容量
が増加し、位置検出信号のＳ／Ｎが低下するという問題
があった。一方、検知距離範囲を広くすると、遠距離点
と近距離点での受光信号のダイナミックレンジが広くな
り、信号処理回路において、近距離点での受光信号の飽
和が生じ易くなって測距誤差が発生し易いという不都合
があり、このような測距誤差が生じないようにするには
、信号処理回路系に負担がかかるという問題があった。

本発明は上述の点に濫みて為されたものであり、その目
的とするところは、信号処理回路系に負担をかけること
なく検知距離範囲を広くすることができ、しかも測距特
性を任意に設定することが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、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、前記受
光手段は集光スポットの移動方向と直交方向に集光スポ
ットを引き伸ばすレンズ系にて形成され、フォトダイオ
ードの分割ラインの傾きを暫時変化させるとともに、位
置検出素子の遠距離点対応側の幅を近距離点対応側の幅
よりも広くしたものである。

［作　用］ 本発明は上述のように構成されており、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を
具備し、集光スポットの移動方向と直交方向に集光スポ
ットを引き伸ばすレンズ系にて受光手段を形成した三角
測量方式の光電スイッチにおいて、フォトダイオードの
分割ラインの傾きを暫時変化させるとともに、位置検出
素子の遠距離点対応側の幅を近距離点対応側の幅よりも
広くしたものであり、信号処理回路系に負担をかけるこ
となく検知距離範囲を広くすることができ、しかも測距
特性を任意に設定することができるようになっている。

［実施例］ 第１図は本発明一実施例を示すもので、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〜８Ｃより
なる位置検出素子を具備し、集光スポットＳの移動方向
Ｍと直交方向に集光スポットＳを引き伸ばすレンズ系く
例えば、アナモフィックレンズ）にて受光手段６を形成
した従来例と同様の三角測量方式の光電スイッチにおい
て、フォトダイオード８ａ〜８ｃの分割ラインの傾きを
暫時変化させるとともに、フォトダイオード８ａ〜８ｃ
よりなる位置検出素子の遠距離点対応側（投光素子１に
近い側）の幅ｌａを近距離点対応（！Ｉ（投光素子１に
遠い側）の幅１ｂよりも広くしたものである。ここに、
実施例にあっては、楔状に形成されている各フォトダイ
オード８ａ〜８ｃは、両側のフォトダイオード８ａ、８
ｃ出力を接続して位置検出信号ＩＡとし、中央のフォト
ダイオード８ｂ出力を位置検出信号Ｉ、ｌとして収り出
しており、位置検出素子の受光面を実質的に集光スポッ
トＳの移動方向に斜交する分割ラインで２分割している
ことになる。また、実施例では、分割ラインの傾きを適
当な折れ線にて暫時変化させて、遠距離点に対応する距
離信号１１ｎ　（ＶＡ／■、）の増大を抑えつつ、近距
離での検知範囲を広げるようにしているが、分割ライン
を滑らかな曲線で変化させても良いことは言うまでもな
い。

なお、分割ラインを滑らかな曲線で変化させた堝合、第
２図に示す測距特性曲線を検知距離Ｒに対して線形にす
ることも可能である。

いま、実施例では、フォトダイオード８ａ〜８Ｃよりな
る位置検出素子の長さく集光スポットＳの移動方向Ｍの
長さ）は２ｍｍであり、遠距離点対応側の幅１ａを０．
４ｍｍ、近距離点対応側の幅１ｂを０．３８ｍｍとして
おり、傾きを暫時変化させた分割ラインは各フォトダイ
オード８ａ〜８ｃが電気的に干渉しない１０μｍ程度の
幅に設定している。

ここに、実施例では、分割ラインの傾きを暫時変化させ
ており、遠距離点に対応する距離信号１ｎ（ＶＡ／Ｖｓ
）の増大を抑えつつ、近距離での検知範囲を広げること
ができるようになっている。

また、位置検出素子の遠距離点対応側の幅ｌａを近距離
点対応側の幅１ｂよりも広くしているので、被検知物体
Ｘが遠距離にある場合の受光量の低下を防ぎ、しかも７
液検知物体Ｘが近距離にある場合の受光量の増加を抑え
ることができ、信号処理回路系に負担を与えないように
なっている。

第２図は実施例の測距特性曲線を示すものであり、第７
図に示す従来例の測距特性曲線と比較すると、従来例で
は、検知距離範囲が１０〜３０ｍｍであるのに対して、
実施例では検知距離範囲が５〜３０ｍｍになり、検知距
離範囲が近距離側で広くなっていることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されており、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を
具備し、集光スポットの移動方向と直交方向に集光スポ
ットを引き伸ばすレンズ系にて受光手段を形成した三角
測量方式の光電スイッチにおいて、フォトダイオードの
分割ラインの傾きを暫時変化させるとともに、位置検出
素子の遠距離点対応側の幅を近距離点対応側の幅よりも
広くしたものであり、信号処理回路系に負担をかけるこ
となく検知距離範囲を広くすることができ、しかも測距
特性を任意に設定す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正面図、第２図は同上の
動作説明図、第３図は本発明に係る光電スイッチの概略
構成図、第４図は従来例の要部正面図、第５図は同上の
動作説明図、第６図は同上の要部ブロック回路図、第７
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、１６は
出力回路、Ｘは被検知物体である。 第１図 代理人　弁理士　石　１）長　七 手続補正書く自発） 昭和６３年９月２日 昭和６３年特許願第１７７３２１号 ２、発明の名称 光電スイッチ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称＜５８
３＞松下電工株式会社 代表者　　三　好　俊　夫 １１、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付 自　　発 ６、補正により増加する請求項の数　なし〔１〕本願明
細書第１２頁３行目ないし４行目および５行目のｒｍｍ
ＪをｒｃｍＪと訂正致します。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記受光手段は集光スポッ
   トの移動方向と直交方向に集光スポットを引き伸ばすレ
   ンズ系にて形成され、フォトダイオードの分割ラインの
   傾きを暫時変化させるとともに、位置検出素子の遠距離
   点対応側の幅を近距離点対応側の幅よりも広くしたこと
   を特徴とする光電スイッチ。