JPH0415884B2 - - Google Patents

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JPH0415884B2
JPH0415884B2 JP60211314A JP21131485A JPH0415884B2 JP H0415884 B2 JPH0415884 B2 JP H0415884B2 JP 60211314 A JP60211314 A JP 60211314A JP 21131485 A JP21131485 A JP 21131485A JP H0415884 B2 JPH0415884 B2 JP H0415884B2
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optical
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JP60211314A
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JPS6270708A (ja
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Motoo Igari
Akira Nagaoka
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、投光手段から検知エリアに投光され
る光ビームの被検知物体による反射光を受光手段
にて受光し、受光手段出力に基いて検知エリア内
の被検知物体の有無を検知するようにした反射型
光電スイツチに関するものである。
[背景技術] 従来、この種の反射型光電スイツチとして、投
光手段から検知エリアに投光した光の被検知物体
による反射光を受光手段にて受光し、被検知物体
からの反射光量の大小によつて被検知物体の有無
を判定するようにしたものがあり、このような反
射型光電スイツチにあつては、被検知物体の後方
に高反射率の物体がある場合や被検知物体の反射
率が異なる場合などにおいて測距誤差が生じて誤
動作が発生(検知距離が変化)するという問題が
あつた。そこで、このような誤動作を防止するよ
うにした反射型光電スイツチとして、発明者らが
特願昭58−14163号として出願している三角測量
方式のものがある。すなわち、この反射型光電ス
イツチは第4図および第5図に示すようになつて
おり、被検知物体Xに対して光ビームPを投光す
る投光手段1は、投光タイミングを設定するクロ
ツクパルスを発生する発振回路10、投光用発光
素子12を駆動するドライブ回路11および凸レ
ンズよりなる投光用光学系13にて形成されてお
り、投光用発光素子12から発せられる光を投光
用光学手段13にて光ビームPに成形して検知エ
リアに投光するようになつている。この投光手段
1から所定距離l0をもつて側方に配設され被検知
物体Xによる光ビームPの反射光Rを集光する受
光用光学系2は凸レンズにて形成されている。こ
の受光用光学系2の集光面に配設され集光スポツ
トSの位置(距離lに対応してM方向に移動す
る)に対応した位置信号IA,IBを出力する位置検
出手段4は、例えば1次元位置検出素子(PSD)
にて形成されており、この出力信号は相反した信
号となつている。この位置検出手段4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
かどうかを判別して出力回路6を制御する判別制
御手段5は、位置検出手段4から出力される位置
信号(相反する電流信号IA,IB)をそれぞれ増幅
して電圧信号VA,VBに変換する受光回路21a,
21bと、受光回路21a,21b出力を対数増
幅する対数増幅回路22a,22bと、対数増幅
回路22a,22b出力lnVA,lnVBの差を演算
する減算回路23と、上記減算回路23出力
lnVA/VBと距離設定用ボリユームVRにて設定さ
れる基準電圧VSとを比較して、減算回路23出
力lnVA/VBが第7図に示すように基準電圧VS
下のとき(被検知物体Xが検知エリア内に存在す
るとき)に出力が“H”レベルとなる電圧コンパ
レータよりなる比較回路24と、上記比較回路2
4出力を発振回路10出力に基いてチエツク(ク
ロツクパルスに同期してレベルを判定)すること
により誤動作を防止する信号処理回路25とで形
成されており、上記信号処理回路25から物体検
知信号が出力されたとき、出力回路6が駆動され
るようになつている。なお、第6図a,b,c
は、被検知物体Xまでの距離がl1,l2,l3である
場合における位置検出手段4上の集光スポツトS
の位置をそれぞれ示している。また、上述の1次
元位置検出素子に代えて2個のフオトダイオード
をM方向(集光スポツトSの移動方向)に連設し
たものを位置検出手段4として用いても良いこと
は言うまでもない。
ところで、従来、このような反射型光電スイツ
チを狭いスペースに配設し易くするために、第8
図に示すように、光学ブロツクAと回路ブロツク
Bとを光フアイバー7,8a,8bを使用して光
学的に接続したものがあつた。ここに、投光用光
フアイバー7は投光用光学系12と投光用発光素
子13との間を光学的に接続しており、受光用光
フアイバー8a,8bは受光用光学系2と位置検
出手段4との間を光学的に接続している。第9図
は受光用光フアイバー8a,8bの受光端面にお
ける集光スポツトSの移動状態を示す図(第6図
に対応する図)であり、第10図は受光用光フア
イバー8a,8bと位置検出手段4たる1次元位
置検出素子との光結合剤を示しており、両受光用
光フアイバー8a,8bの結合位置の間隔yを変
えることにより検知特性を変化させることができ
るようになつている。なお、2個のフオトダイオ
ードを連設して位置検出手段4を形成するものに
あつては、各フオトダイオードを受光用光フアイ
バー8a,8bの出光端面にそれぞれ光結合し、
各フオトダイオード出力を受光回路21a,21
bに入力すれば良い。また、被検知物体Xが検知
エリアの遠点(検知距離)に存在する場合におけ
る集光スポツトSの位置が第9図bになるように
光学系13,2および光フアイバー7,8a,8
bの相対位置を設定するようにすれば、受光回路
21a,21b出力VA,VBを比較回路24にて
直接比較してその大小を判定することにより比較
回路24出力として物体検知信号を得ることがで
き、回路構成が簡単になるとともに、距離設定用
ボリユームVRによる調整作業も不要になる。
ところで、上述のような反射型光電スイツチの
量産時において、検知エリア(検知距離)を予め
設定された商品のスペツクに合わせて調整する必
要があるが、従来例にあつては、両光学系13,
2が異なつたレンズを用いており、両光学系1
3,2および投、受光用光フアイバー7,8a,
8bが個別部品になつていたので、各部品の相対
位置を調整して検知距離を商品のスペツクに合致
させる調整作業が面倒になるという問題があつ
た。もちろん、総ての部品の各部の寸法精度を高
くしてやれば調整は不要であるが、総ての部品の
各部の寸法のばらつきを少なくすることは技術的
に困難であつてコスト高になるので、従来、各部
品の各部の寸法のばらつきをある程度許容し、組
み立て工程において1箇所だけ調整を行うことに
より、検知エリアを所定のスペツクに合致させる
ようにしていた。例えば、第11図に示すよう
に、受光用光フアイバー8a,8bの光学系側の
端部の位置を矢印M方向に調整していたが、光学
ブロツクAが小型化されているために調整作業が
面倒であり、無調整化が望まれていた。なお、光
フアイバーを用いない第4図従来例の場合にあつ
ても、同様に組み立て工程における調整が面倒で
あるという問題があることは言うまでもない。
[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みて為されてものであ
り、その目的とするところは、要所の寸法精度を
高くするだけで無調整化が達成でき、コストが安
くしかも組み立てが容易な反射型光電スイツチを
提供することにある。
[発明の開示] 実施例 第1図および第2図は本発明一実施例を示すも
ので、従来例と同様の反射型光電スイツチにおい
て、両光学系13,2と光学ブロツクAとして投
光用光源としての投光用発光素子12及び位置検
出手段4から分離するとともに、光学ブロツクA
と投光用発光素子12及び位置検出手段4との間
を夫々光フアイバ7,8a,8bにて光学的に接
続し、両光学系13,2を同一のレンズにて形成
するとともに、両レンズを所定間隔l0で保持する
レンズホルダ部32を光学系ブロツクAのケース
31に設け、光フアイバ7,8a,8bを所定間
隔L0で保持する投受光ブロツク30を上記ケー
ス31の所定位置に嵌合固定するようにしたもの
であり、実施例にあつては、投、受光用光フアイ
バー7,8a,8bは、投受光ブロツク本体30
aに穿設された保持孔35,36に挿入されて所
定間隔L0で保持されるようになつている。また、
小型の凸レンズよりなる投、受光用光学系13,
2のレンズホルダー部32はケース31を構成す
るケース本体31aの前面に形成された投、受光
用開口部32a,32bにて形成されており、投
受光ブロツク30をケース本体31aの所定位置
に嵌合してケースカバー31bを覆着することに
より光学ブロツクAが形成されるようになつてい
る。なお、投、受光用開口部32a,32bには
レンズ保護を兼ねるフイルター33a,33bが
取着されており、受光用光学系2と受光用光フア
イバー8a,8bの受光面との間の光路の側方に
は、光電スイツチの直近の不感領域をなくすため
のV字状反射板34が配設されている。また、太
径の投光用光フアイバー7の光学系側の端面に出
光範囲を制限する光源径制御用アパーチヤ39を
設けており、投光用光フアイバー7と投光用発光
素子12との光結合を容易にした場合にあつて
も、投光用光源の径を小さくできるようにして、
ビーム径が細く且つ強い光ビームPを検知エリア
に投光できるようにしている。
いま、実施例にあつては、投光用光学系12お
よび受光用光学系2として同一のレンズ(焦点距
離が等しい)を用いており、且つ両光学系13,
2をレンズホルダー部32にて所定間隔l0で保持
するとともに、投光用光フアイバー7および受光
用光フアイバー8a,8bを投受光ブロツク30
として所定間隔L0で保持しているので、両所定
間隔l0,L0の寸法精度を高くするだけで、検知エ
リアを商品のスペツクに容易に合致させることが
でき、部品の寸法のばらつきによつて第2図に点
線で示すように投受光ブロツク30の位置がずれ
て投光用光学系13のレンズの光軸と投光用光フ
アイバー7の光軸とがずれた場合にあつても、受
光用光フアイバ8a,8bの光学系側の端面に結
像する集光スポツトSの位置は変化せず(集光ス
ポツトSは受光用光フアイバー8a,8bの接合
部に常に結像)、検知距離のずれが生じないよう
になつている。すなわち、第3図に示すようにレ
ンズ間距離l0、投受光用光フアイバー間距離L0
レンズから被検知物体Xまでの距離a、レンズか
ら光フアイバー端面までの距離bの場合における
像倍率mはm=a/bとなり、 L0=l0+l0/m …(1) の関係式が成立している。ここに、投光用光フア
イバー7がΔxだけずれた場合において、上記関
係式は、 L0′=(l0−Δx)+(l0+mΔx)/m =l0+l0/m …(2) となる。上記(1)(2)式よりL0=L0′を満足すれば、
検知距離を変化しないようにすることができるこ
とになる。
以上のことから明らかなように、所定間隔l0
L0のような要所の寸法精度を高くするだけで、
他の部分の寸法精度をあまり考慮しなくても組み
立て工程における位置調整を省略することがで
き、コストが安くしかも無調整化が達成できて組
み立てが容易な反射型光電スイツチが得られるよ
うになつている。なお、実施例では光フアイバー
7,8a,8bを用いて検知ヘツドを小型化した
例を示しているが、投光用発光素子12および位
置検出手段4を所定間隔L0でプリント基板に実
装して投受光ブロツクを形成して、この投受光ブ
ロツクを投、受光用光学系13,2が所定間隔l0
でレンズホルダー部に配設された光電スイツチケ
ースの所定位置に嵌合固定するようにしても良い
ことは言うまでもない。
[発明の効果] 本発明は上述のように、投光用光源から発する
光を投光用光学系にて光ビームに成形して検知エ
リアに投光する投光手段と、投光手段の側方に所
定距離をもつて配設され被検知物体による光ビー
ムの反射光を集光する受光用光学系と、受光用光
学系の集光面に配設され被検知物体までの距離に
応じて集光面内で移動する集光スポツトの位置に
対応した位置信号を出力する位置検出手段と、位
置検出手段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別して出力回路
を制御する判別制御手段とを備え、両光学系を光
学ブロツクとして投光用光源及び位置検出手段か
ら分離するとともに、光学ブロツクと投光用光源
及び位置検出手段との間を夫々光フアイバにて光
学的に接続し、両光学系を同一のレンズにて形成
するとともに、両レンズを所定間隔で保持するレ
ンズホルダ部を光学系ブロツクのケースに設け、
両光フアイバを所定間隔で保持する投受光ブロツ
クを上記ケースの所定位置に嵌合固定しているの
で、光学ブロツクのケースに対して一体化された
光学系及び光フアイバを保持した投受光ブロツク
を組み込むだけであるので、組立が容易に行え、
また光学ブロツクのケース要所の寸法精度を高く
すれば、光学ブロツクのケースを用いて実質的な
光学系と投光用光源及び位置検出手段との位置決
めが行え、光学系と投光用光源及び位置検出手段
との相対位置を調整して検知距離を商品スペツク
に合致させるという調整作業が不要となり、さら
に両光学系を光学ブロツクとして投光用光源及び
位置検出手段から分離してあるので、光学ブロツ
クと回路ブロツクとをこの種の反射型光電スイツ
チを組み込む装置の空きスペース等に組み込むこ
とが可能となり、装置への組込みが容易となると
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分解斜視図、第
2図aは同上の要部正面図、第2図bは同上の要
部断面図、第3図は同上の動作説明図、第4図は
本発明に係る反射型光電スイツチの基本例の要部
概略構成図、第5図は同上のブロツク回路図、第
6図および第7図は同上の動作説明図、第8図は
従来例の概略構成図、第9図乃至第11図は同上
の動作説明図である。 1は投光手段、2は受光用光学系、4は位置検
出手段、5は判別制御手段、6は出力回路、7,
8a,8bは光フアイバー、9は投受光ブロツ
ク、12は投光用発光素子、13は投光用光学
系、30は投受光ブロツク、31はケース、32
はレンズホルダー部である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 投光用光源から発する光を投光用光学系にて
    光ビームに成形して検知エリアに投光する投光手
    段と、投光手段の側方に所定距離をもつて配設さ
    れ被検知物体による光ビームの反射光を集光する
    受光用光学系と、受光用光学系の集光面に配設さ
    れ被検知物体までの距離に応じて集光面内で移動
    する集光スポツトの位置に対応した位置信号を出
    力する位置検出手段と、位置検出手段出力に基い
    て被検知物体が所定の検知エリア内に存在するか
    どうかを判別して出力回路を制御する判別制御手
    段とを備え、両光学系を光学ブロツクとして投光
    用光源及び位置検出手段から分離するとともに、
    光学ブロツクと投光用光源及び位置検出手段との
    間を夫々光フアイバにて光学的に接続し、両光学
    系を同一のレンズにて形成するとともに、両レン
    ズを所定間隔で保持するレンズホルダ部を光学系
    ブロツクのケースに設け、両光フアイバを所定間
    隔で保持する投受光ブロツクを上記ケースの所定
    位置に嵌合固定するようにしたことを特徴とする
    反射型光電スイツチ。
JP60211314A 1985-09-25 1985-09-25 反射型光電スイツチ Granted JPS6270708A (ja)

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DE102006003228A1 (de) * 2006-01-24 2007-08-02 Sick Ag Vorrichtung zur Überwachung eines Schutzfeldes
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JPS5440663A (en) * 1977-09-06 1979-03-30 Minolta Camera Co Ltd Range finder

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