JPH0814888A - 光学式変位計 - Google Patents
光学式変位計Info
- Publication number
- JPH0814888A JPH0814888A JP14518494A JP14518494A JPH0814888A JP H0814888 A JPH0814888 A JP H0814888A JP 14518494 A JP14518494 A JP 14518494A JP 14518494 A JP14518494 A JP 14518494A JP H0814888 A JPH0814888 A JP H0814888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- detecting element
- emitting diode
- light emitting
- position detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測距範囲を簡便に広げることができる。
【構成】 測定物体の照射用の投光光学系として、光源
である発光ダイオードを包む円筒状でかつ先端部が半球
状となっている発光ダイオードパッケージのみを用い
る。投光光学系によるビームスポット径を大きくするこ
とが容易に行える。そして、測定物体が近距離にある時
にも、受光系によるところの集光スポットが位置検出素
子から外れにくくなる。
である発光ダイオードを包む円筒状でかつ先端部が半球
状となっている発光ダイオードパッケージのみを用い
る。投光光学系によるビームスポット径を大きくするこ
とが容易に行える。そして、測定物体が近距離にある時
にも、受光系によるところの集光スポットが位置検出素
子から外れにくくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学的に測定物体の変位
を検出する光学式変位計に関するものである。
を検出する光学式変位計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学式変位計として、特開少59−13
9520号公報に示された三角測距式のものがある。図
6はこのタイプの説明のためのもので、発光ダイオード
1から出た光は投光レンズ2によって測定物体3を照射
する。そして、この反射光は、受光レンズ4によって位
置検出素子5上に集光される。この時、位置検出素子5
の両端電極に夫々流れる電流I1 ,I2 は、集光位置に
よって異なるために、測定物体3が基準距離LO のとこ
ろからL-やL+の位置に移動した時、その移動距離は、
基線長BL、BLD、基準距離LO 、そして電流I1 ,
I2 から求めることができる。
9520号公報に示された三角測距式のものがある。図
6はこのタイプの説明のためのもので、発光ダイオード
1から出た光は投光レンズ2によって測定物体3を照射
する。そして、この反射光は、受光レンズ4によって位
置検出素子5上に集光される。この時、位置検出素子5
の両端電極に夫々流れる電流I1 ,I2 は、集光位置に
よって異なるために、測定物体3が基準距離LO のとこ
ろからL-やL+の位置に移動した時、その移動距離は、
基線長BL、BLD、基準距離LO 、そして電流I1 ,
I2 から求めることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
三角測距方式によるものでは、測定物体3が過度に近寄
ると、図7に示すように、反射光が位置検出素子5から
外れてしまうために、測距できなくなってしまう。受光
レンズ4や位置検出素子5との投光系に対する位置の変
更で近距離に対応したり、位置検出素子5としてより大
きなものを用いることで対応することができるが、この
場合には遠距離側の測距可能な範囲がずれてしまった
り、大型であるが故にコストの高いものとなってしま
う。小型化が必要となっているものにおいては、大きさ
の制限のために、十分対応することができないという問
題も生じる。
三角測距方式によるものでは、測定物体3が過度に近寄
ると、図7に示すように、反射光が位置検出素子5から
外れてしまうために、測距できなくなってしまう。受光
レンズ4や位置検出素子5との投光系に対する位置の変
更で近距離に対応したり、位置検出素子5としてより大
きなものを用いることで対応することができるが、この
場合には遠距離側の測距可能な範囲がずれてしまった
り、大型であるが故にコストの高いものとなってしま
う。小型化が必要となっているものにおいては、大きさ
の制限のために、十分対応することができないという問
題も生じる。
【0004】このために、近距離用として、反射光を位
置検出素子5へと導く反射面を別途設けたり、位置検出
素子5を傾けることで、反射光角度が大きくても位置検
出素子5に入射するようにしたりすることがなされてい
るが、前者においては、反射面をどのような面としてど
の位置にどのような角度で設定すればよいのかを知るの
は、実験によるところが大きく、その決定に多大な時間
と労力とを必要とし、部品点数の増加もあって、コスト
アップにつながる。後者においても、位置検出素子の位
置や角度をどのようにするかは実験によるところが大き
く、また、位置及び角度が決定されたとしても、その位
置や角度となるように位置検出素子を実装することが困
難である。
置検出素子5へと導く反射面を別途設けたり、位置検出
素子5を傾けることで、反射光角度が大きくても位置検
出素子5に入射するようにしたりすることがなされてい
るが、前者においては、反射面をどのような面としてど
の位置にどのような角度で設定すればよいのかを知るの
は、実験によるところが大きく、その決定に多大な時間
と労力とを必要とし、部品点数の増加もあって、コスト
アップにつながる。後者においても、位置検出素子の位
置や角度をどのようにするかは実験によるところが大き
く、また、位置及び角度が決定されたとしても、その位
置や角度となるように位置検出素子を実装することが困
難である。
【0005】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは測距範囲を簡便に広げ
ることができる光学式変位計を提供するにある。
であり、その目的とするところは測距範囲を簡便に広げ
ることができる光学式変位計を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、測定
物体を照射した際の測定物体からの反射光を位置検出素
子上に集光して、位置検出素子上の集光位置から測定物
体の位置検出を行う光学式変位計において、測定物体の
照射用の投光光学系として、光源である発光ダイオード
を包む円筒状でかつ先端部が半球状となっている発光ダ
イオードパッケージのみを用いることに特徴を有してい
る。
物体を照射した際の測定物体からの反射光を位置検出素
子上に集光して、位置検出素子上の集光位置から測定物
体の位置検出を行う光学式変位計において、測定物体の
照射用の投光光学系として、光源である発光ダイオード
を包む円筒状でかつ先端部が半球状となっている発光ダ
イオードパッケージのみを用いることに特徴を有してい
る。
【0007】
【作用】本発明によれば、投光光学系によるビームスポ
ット径を大きくすることが容易に行えるとともに、この
時には測定物体が近距離にある時にも、受光系によると
ころの集光スポットが位置検出素子から外れにくくな
る。
ット径を大きくすることが容易に行えるとともに、この
時には測定物体が近距離にある時にも、受光系によると
ころの集光スポットが位置検出素子から外れにくくな
る。
【0008】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、本発明においては、投光用の光源として、発光ダ
イオード1を用いるとともに、この発光ダイオード1に
おける円筒状でかつ先端部が半球状となっている発光ダ
イオードパッケージ10を投光用のレンズとして用い
て、従来のように独立した投光レンズに頼ることなく、
投光を行う。
ると、本発明においては、投光用の光源として、発光ダ
イオード1を用いるとともに、この発光ダイオード1に
おける円筒状でかつ先端部が半球状となっている発光ダ
イオードパッケージ10を投光用のレンズとして用い
て、従来のように独立した投光レンズに頼ることなく、
投光を行う。
【0009】この場合、測定物体3に向けたビームスポ
ット径を無理なく大きくすることができるものであり、
そして、このように投光ビームを太くした時には、測定
物体3が近くにある時にも、反射光を位置検出素子5上
に導くことができる。ちなみに、別途独立した投光レン
ズを用いた場合、ビームの広がりの半値角を±10de
gとすると、発光径約0.4mmの光源に対して、焦点
距離が約1.1mmとなるので、Fナンバー1.0のレ
ンズを用いてもそのレンズ径は1.1mmとなり、太い
ビームスポット径を得ることができず、レンズ径を5m
mとすることで、太いビームスポット径を得ようとして
も、焦点距離が1.1mmではFナンバーが0.2とな
って理論的限界値である0.5を越えてしまうために、
実現することができない。
ット径を無理なく大きくすることができるものであり、
そして、このように投光ビームを太くした時には、測定
物体3が近くにある時にも、反射光を位置検出素子5上
に導くことができる。ちなみに、別途独立した投光レン
ズを用いた場合、ビームの広がりの半値角を±10de
gとすると、発光径約0.4mmの光源に対して、焦点
距離が約1.1mmとなるので、Fナンバー1.0のレ
ンズを用いてもそのレンズ径は1.1mmとなり、太い
ビームスポット径を得ることができず、レンズ径を5m
mとすることで、太いビームスポット径を得ようとして
も、焦点距離が1.1mmではFナンバーが0.2とな
って理論的限界値である0.5を越えてしまうために、
実現することができない。
【0010】図2は上記のような投光光学系を有してい
るものの一例を示すもので、発光ダイオード1を実装し
た基板71と、位置検出素子5を実装した基板72と、
受光レンズ4とをボディ6に組み込むことで構成してあ
る。ここにおけるボディ1は、その表面に投光窓60と
受光窓62、そして接着剤充填口61とが開口するとと
もに、背面に基板組み付け用開口が、側面に受光窓62
に連通する取付窓66が開口し、対向する内壁に基板7
1用の位置決め溝64を備えたもので、上記取付窓63
はその両側壁部分に差し込み溝66,66を備えるとと
もに、一方の差し込み溝66の奥端が接着剤充填口61
に連通している。
るものの一例を示すもので、発光ダイオード1を実装し
た基板71と、位置検出素子5を実装した基板72と、
受光レンズ4とをボディ6に組み込むことで構成してあ
る。ここにおけるボディ1は、その表面に投光窓60と
受光窓62、そして接着剤充填口61とが開口するとと
もに、背面に基板組み付け用開口が、側面に受光窓62
に連通する取付窓66が開口し、対向する内壁に基板7
1用の位置決め溝64を備えたもので、上記取付窓63
はその両側壁部分に差し込み溝66,66を備えるとと
もに、一方の差し込み溝66の奥端が接着剤充填口61
に連通している。
【0011】発光ダイオード1が取り付けられた基板7
1は、図3に示すように、位置検出素子5が取り付けら
れた基板72と直交状態で組み合わされるとともに、両
者間の電気的接続も担う半田付け部73によって互いに
固定され、ボディ6には背面の開口から基板72がボデ
ィ1内面に当たるまで挿入される。この時、基板71は
位置決め溝64によって位置決めされ、発光ダイオード
1はその先端部を投光窓60内に、位置検出素子5は受
光窓62の奥の部分に位置する。また受光レンズ4は、
そのフランジの両側縁を差し込み溝66に入れつつ取付
窓63に差し込まれ、位置検出素子5の斜め上の位置に
おいて、接着剤充填口61から充填された接着剤によっ
て固定される。なお、発光ダイオード1は図4に示すよ
うに、基板72における位置決めリブ75と、ボディ1
に設けられた位置決めリブ65とによって位置決め支持
され、この時、位置決めリブ65が発光ダイオード1と
基板72における位置検出素子5の実装側部分との間に
位置して、基板72とボディ6とが直交する2面で接す
るために、発光ダイオード1からの光が直接位置検出素
子4の方に回り込んでしまうことが防がれている。位置
検出素子4側に光が回り込むおそれのない時には、基板
72の位置決めリブ75を発光ダイオード1の半周ほど
を囲むものとして形成して、発光ダイオード1の位置決
め保持を行ってもよい。
1は、図3に示すように、位置検出素子5が取り付けら
れた基板72と直交状態で組み合わされるとともに、両
者間の電気的接続も担う半田付け部73によって互いに
固定され、ボディ6には背面の開口から基板72がボデ
ィ1内面に当たるまで挿入される。この時、基板71は
位置決め溝64によって位置決めされ、発光ダイオード
1はその先端部を投光窓60内に、位置検出素子5は受
光窓62の奥の部分に位置する。また受光レンズ4は、
そのフランジの両側縁を差し込み溝66に入れつつ取付
窓63に差し込まれ、位置検出素子5の斜め上の位置に
おいて、接着剤充填口61から充填された接着剤によっ
て固定される。なお、発光ダイオード1は図4に示すよ
うに、基板72における位置決めリブ75と、ボディ1
に設けられた位置決めリブ65とによって位置決め支持
され、この時、位置決めリブ65が発光ダイオード1と
基板72における位置検出素子5の実装側部分との間に
位置して、基板72とボディ6とが直交する2面で接す
るために、発光ダイオード1からの光が直接位置検出素
子4の方に回り込んでしまうことが防がれている。位置
検出素子4側に光が回り込むおそれのない時には、基板
72の位置決めリブ75を発光ダイオード1の半周ほど
を囲むものとして形成して、発光ダイオード1の位置決
め保持を行ってもよい。
【0012】受光レンズ4の接着固定に際して、フラン
ジの片側のみを固定しているのは、取付窓63の両側の
差し込み溝66,66の端部に接着剤充填口61が夫々
連通するように2つの接着剤充填口61を設ける場合よ
りもボディ6を薄くすることができるようにしているた
めである。なお、接着剤充填口61には差し込み溝66
との連通部よりも奥にのびるリザーバータンク部を設け
ておくことが好ましい。充填する接着剤の量の微小コン
トロールが不要となる。
ジの片側のみを固定しているのは、取付窓63の両側の
差し込み溝66,66の端部に接着剤充填口61が夫々
連通するように2つの接着剤充填口61を設ける場合よ
りもボディ6を薄くすることができるようにしているた
めである。なお、接着剤充填口61には差し込み溝66
との連通部よりも奥にのびるリザーバータンク部を設け
ておくことが好ましい。充填する接着剤の量の微小コン
トロールが不要となる。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明においては、測定物
体の照射用の投光光学系として、円筒状でかつ先端部が
半球状となっている発光ダイオードパッケージのみを用
いていることから、投光光学系によるビームスポット径
を大きくすることが光学的制限を受けることなく容易に
行えるものであり、そして、この時には測定物体が近距
離にある時にも、受光系によるところの集光スポットが
位置検出素子から外れにくくなるために、いわゆる不感
帯が生じにくい上に、投光レンズを用いないことから、
部品数の削減や小型化の促進に有利となるものであ
る。。
体の照射用の投光光学系として、円筒状でかつ先端部が
半球状となっている発光ダイオードパッケージのみを用
いていることから、投光光学系によるビームスポット径
を大きくすることが光学的制限を受けることなく容易に
行えるものであり、そして、この時には測定物体が近距
離にある時にも、受光系によるところの集光スポットが
位置検出素子から外れにくくなるために、いわゆる不感
帯が生じにくい上に、投光レンズを用いないことから、
部品数の削減や小型化の促進に有利となるものであ
る。。
【0014】そして、発光ダイオードが基板に実装され
た状態で組み付けられている時には組立が容易となり、
位置検出素子が実装された基板がボディに2つの直交面
で当接している時には、発光ダイオードの光がボディ内
において位置検出素子に回り込んでしまうことがなく、
受光レンズのフランジの片側部分だけをボディに固定す
る時には、ボディの小型化に有利となる。
た状態で組み付けられている時には組立が容易となり、
位置検出素子が実装された基板がボディに2つの直交面
で当接している時には、発光ダイオードの光がボディ内
において位置検出素子に回り込んでしまうことがなく、
受光レンズのフランジの片側部分だけをボディに固定す
る時には、ボディの小型化に有利となる。
【図1】一実施例の概略図である。
【図2】同上のボディを透視した状態で示した分解斜視
図である。
図である。
【図3】(a)は同上の基板の側面図、(b)は同上の正面図
である。
である。
【図4】(a)は基板の平面図、(b)はボディの平面図、
(c)は断面図、(d)は光の回り込み防止の説明図である。
(c)は断面図、(d)は光の回り込み防止の説明図である。
【図5】受光レンズの固定部分を示すもので、(a)は水
平断面図、(b)は縦断面図である。
平断面図、(b)は縦断面図である。
【図6】従来例の概略図である。
【図7】同上の問題点を示す説明図である。
1 発光ダイオード 5 位置検出素子 10 パッケージ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】光学式変位計として、特開昭59−13
9520号公報に示された三角測距式のものがある。図
6はこのタイプの説明のためのもので、発光ダイオード
1から出た光は投光レンズ2によって測定物体3を照射
する。そして、この反射光は、受光レンズ4によって位
置検出素子5上に集光される。この時、位置検出素子5
の両端電極に夫々流れる電流I1 ,I2 は、集光位置に
よって異なるために、測定物体3が基準距離LO のとこ
ろからL-やL+の位置に移動した時、その移動距離は、
基線長BL、BLD、基準距離LO 、そして電流I1 ,
I2 から求めることができる。
9520号公報に示された三角測距式のものがある。図
6はこのタイプの説明のためのもので、発光ダイオード
1から出た光は投光レンズ2によって測定物体3を照射
する。そして、この反射光は、受光レンズ4によって位
置検出素子5上に集光される。この時、位置検出素子5
の両端電極に夫々流れる電流I1 ,I2 は、集光位置に
よって異なるために、測定物体3が基準距離LO のとこ
ろからL-やL+の位置に移動した時、その移動距離は、
基線長BL、BLD、基準距離LO 、そして電流I1 ,
I2 から求めることができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】図2は上記のような投光光学系を有してい
るものの一例を示すもので、発光ダイオード1を実装し
た基板71と、位置検出素子5を実装した基板72と、
受光レンズ4とをボディ6に組み込むことで構成してあ
る。ここにおけるボディ6は、その表面に投光窓60と
受光窓62、そして接着剤充填口61とが開口するとと
もに、背面に基板組み付け用開口が、側面に受光窓62
に連通する取付窓66が開口し、対向する内壁に基板7
1用の位置決め溝64を備えたもので、上記取付窓63
はその両側壁部分に差し込み溝66,66を備えるとと
もに、一方の差し込み溝66の奥端が接着剤充填口61
に連通している。
るものの一例を示すもので、発光ダイオード1を実装し
た基板71と、位置検出素子5を実装した基板72と、
受光レンズ4とをボディ6に組み込むことで構成してあ
る。ここにおけるボディ6は、その表面に投光窓60と
受光窓62、そして接着剤充填口61とが開口するとと
もに、背面に基板組み付け用開口が、側面に受光窓62
に連通する取付窓66が開口し、対向する内壁に基板7
1用の位置決め溝64を備えたもので、上記取付窓63
はその両側壁部分に差し込み溝66,66を備えるとと
もに、一方の差し込み溝66の奥端が接着剤充填口61
に連通している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】発光ダイオード1が取り付けられた基板7
1は、図3に示すように、位置検出素子5が取り付けら
れた基板72と直交状態で組み合わされるとともに、両
者間の電気的接続も担う半田付け部73によって互いに
固定され、ボディ6には背面の開口から基板72がボデ
ィ6内面に当たるまで挿入される。この時、基板71は
位置決め溝64によって位置決めされ、発光ダイオード
1はその先端部を投光窓60内に、位置検出素子5は受
光窓62の奥の部分に位置する。また受光レンズ4は、
そのフランジの両側縁を差し込み溝66に入れつつ取付
窓63に差し込まれ、位置検出素子5の斜め上の位置に
おいて、接着剤充填口61から充填された接着剤によっ
て固定される。なお、発光ダイオード1は図4に示すよ
うに、基板72における位置決めリブ75と、ボディ1
に設けられた位置決めリブ65とによって位置決め支持
され、この時、位置決めリブ65が発光ダイオード1と
基板72における位置検出素子5の実装側部分との間に
位置して、基板72とボディ6とが直交する2面で接す
るために、発光ダイオード1からの光が直接位置検出素
子5の方に回り込んでしまうことが防がれている。位置
検出素子5側に光が回り込むおそれのない時には、基板
72の位置決めリブ75を発光ダイオード1の半周ほど
を囲むものとして形成して、発光ダイオード1の位置決
め保持を行ってもよい。
1は、図3に示すように、位置検出素子5が取り付けら
れた基板72と直交状態で組み合わされるとともに、両
者間の電気的接続も担う半田付け部73によって互いに
固定され、ボディ6には背面の開口から基板72がボデ
ィ6内面に当たるまで挿入される。この時、基板71は
位置決め溝64によって位置決めされ、発光ダイオード
1はその先端部を投光窓60内に、位置検出素子5は受
光窓62の奥の部分に位置する。また受光レンズ4は、
そのフランジの両側縁を差し込み溝66に入れつつ取付
窓63に差し込まれ、位置検出素子5の斜め上の位置に
おいて、接着剤充填口61から充填された接着剤によっ
て固定される。なお、発光ダイオード1は図4に示すよ
うに、基板72における位置決めリブ75と、ボディ1
に設けられた位置決めリブ65とによって位置決め支持
され、この時、位置決めリブ65が発光ダイオード1と
基板72における位置検出素子5の実装側部分との間に
位置して、基板72とボディ6とが直交する2面で接す
るために、発光ダイオード1からの光が直接位置検出素
子5の方に回り込んでしまうことが防がれている。位置
検出素子5側に光が回り込むおそれのない時には、基板
72の位置決めリブ75を発光ダイオード1の半周ほど
を囲むものとして形成して、発光ダイオード1の位置決
め保持を行ってもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 健二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 測定物体を照射した際の測定物体からの
反射光を位置検出素子上に集光して、位置検出素子上の
集光位置から測定物体の位置検出を行う光学式変位計に
おいて、測定物体の照射用の投光光学系として、光源で
ある発光ダイオードを包む円筒状でかつ先端部が半球状
となっている発光ダイオードパッケージのみを用いるこ
とを特徴とする光学式変位計。 - 【請求項2】 発光ダイオードは基板に実装された状態
で組み付けられていることを特徴とする請求項1記載の
光学式変位計。 - 【請求項3】 位置検出素子が実装された基板がボディ
に互いに直交する2つの面で当接していることを特徴と
する光学式変位計。 - 【請求項4】 受光レンズはそのフランジの片側部分だ
けがボディに固定されていることを特徴とする請求項1
記載の光学式変位計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14518494A JPH0814888A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 光学式変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14518494A JPH0814888A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 光学式変位計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0814888A true JPH0814888A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15379375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14518494A Withdrawn JPH0814888A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 光学式変位計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0814888A (ja) |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14518494A patent/JPH0814888A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |