JPH11201718A - Sensor device and distance measuring equipment - Google Patents

Sensor device and distance measuring equipment

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JPH11201718A
JPH11201718A JP5061498A JP5061498A JPH11201718A JP H11201718 A JPH11201718 A JP H11201718A JP 5061498 A JP5061498 A JP 5061498A JP 5061498 A JP5061498 A JP 5061498A JP H11201718 A JPH11201718 A JP H11201718A
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JP
Japan
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light
light receiving
lens
distance
receiving
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Application number
JP5061498A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuki Nakajima
克起 中島
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP5061498A priority Critical patent/JPH11201718A/en
Publication of JPH11201718A publication Critical patent/JPH11201718A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To identify the distance to a detected object by making coaxial a light projection axis and a light reception axis. SOLUTION: Light is radiated from a light source 1 to an object detection region via a half-mirror 2 and a lens 3. The diffused reflected light from a detected object 4 is received via the half-mirror 2. A light reception section 5 is arranged to satisfy 0<Ld<=(f+La)/2, where La is the distance between the light source 1 and the lens 3, and Ld is the distance between the light reception section 5 and the lens 3. A light reception spot diameter on the light reception section 5 is changed in proportion to the distance, thereby the distance can be identified from the light reception spot diameter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非接触で検出物体ま
での距離を判別する制御信号を出力するセンサ装置及び
検出物体までの距離を測定するための距離測定装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device for outputting a control signal for determining a distance to a detected object in a non-contact manner, and a distance measuring device for measuring the distance to the detected object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来距離測定装置としては、三角測距法
による距離測定装置が用いられている。これは図34に
示すように投光素子101より投光レンズ102を介し
て光を物体検知領域に照射し、その拡散反射光を投光ビ
ームから所定角度隔たった角度で投光部と離れて配置さ
れたレンズ103及び位置検出素子104によって検知
し、その受光位置に基づいて距離を検出するようにした
ものである。又光ディスクのピックアップ等では、投光
軸と受光軸とを一致させ、投光部より対物レンズを介し
て光を光ディスクに照射し、光ディスクの位置で焦点を
結ぶように対物レンズの位置を変化させ、その移動量に
よって距離を測定するようにした方法も用いられてい
る。更に特開平5−310816号等では、カメラを用
いて受光スポット径を測定するようにした方法も提案さ
れている。
2. Description of the Related Art As a conventional distance measuring device, a distance measuring device based on a triangulation method has been used. As shown in FIG. 34, the light is emitted from the light projecting element 101 to the object detection area via the light projecting lens 102, and the diffuse reflection light is separated from the light projecting portion at an angle separated by a predetermined angle from the light projecting beam. The distance is detected by the lens 103 and the position detecting element 104 arranged, and the distance is detected based on the light receiving position. In an optical disk pickup or the like, the light projecting axis and the light receiving axis are made to coincide with each other, the light is irradiated on the optical disk from the light projecting section via the objective lens, and the position of the objective lens is changed so as to focus on the position of the optical disk. There is also used a method of measuring a distance based on the amount of movement. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-310816 proposes a method of measuring a light receiving spot diameter using a camera.

【0003】又特開平5−264265号では、図35
に示すように中心に投光用光ファイバ111と受光用の
バンドルファイバ112とをレンズ113の焦点fの2
倍の位置2fに端面を同一として配置し、投光軸と受光
軸とを一致させて物体の変位を検出するようにした光学
変位計が提案されている。この光学式変位計は、測定対
象物の反射光の直径に基づいて所定範囲内の物体の距離
を検出するものである。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-264265, FIG.
As shown in the figure, the light projecting optical fiber 111 and the light receiving bundle fiber 112 are positioned at the center of the focal point f of the lens 113 at the center.
An optical displacement meter has been proposed in which an end face is arranged at the double position 2f with the same end face, and a light emitting axis and a light receiving axis are made coincident to detect a displacement of an object. This optical displacement meter detects the distance of an object within a predetermined range based on the diameter of the reflected light of the measurement object.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら三角測距
法による距離測定装置は、物体から投光軸と傾いた方向
の反射光を位置検出素子等で受光するため、センサの検
出面を小さくすることが難しく、又図34に一点鎖線で
示すように半径の小さい筒内の距離や小さい孔を通して
の距離測定が不可能であるという欠点があった。又検出
物体の端面に光が入射した場合には、その影響を受けて
検出距離の誤動作を生じることがある。このようなエッ
ジの影響を除去するために受光手段を複数設ける場合が
あり、この場合には更に距離測定装置の検出面が大きく
なり、使用上問題があるという欠点があった。
However, in a distance measuring device based on the triangulation method, a reflected light in a direction inclined with respect to the projection axis from an object is received by a position detecting element or the like. It is difficult to measure the distance in a cylinder having a small radius or the distance through a small hole, as shown by a dashed line in FIG. Further, when light is incident on the end face of the detection object, a malfunction of the detection distance may occur due to the influence. In some cases, a plurality of light receiving means are provided in order to remove the influence of the edge. In this case, the detection surface of the distance measuring device is further increased, and there is a problem that there is a problem in use.

【0005】又光ピックアップ等で用いられる焦点検出
装置は、臨界角法や非点収差法,ナイフエッジ法等が実
用化されている。しかしこのような焦点検出装置はプリ
ズムや収差発生手段,ナイフエッジ等が必要となるた
め、光学部品が多数必要で構成が複雑となり、組立調整
が難しいという欠点があった。又このような焦点検出を
用いた変位センサは焦点付近でしか距離測定ができない
ため、ダイナミックレンジが狭いという問題点がある。
更に対物レンズを移動し、その移動量をエンコーダ等を
用いて計数して変位量とするため、可動部が必要とな
り、構成が複雑になるという欠点があった。又焦点検出
は光源にレーザ光源を必要とするため、発光ダイオード
を光源とすると、ボンディングワイヤの影やパラボラ等
の影響によって正確な受光スポットを得ることができな
いという欠点があった。
As a focus detection device used in an optical pickup or the like, a critical angle method, an astigmatism method, a knife edge method, and the like have been put to practical use. However, since such a focus detection device requires a prism, an aberration generating means, a knife edge, and the like, there are disadvantages in that a large number of optical components are required, the configuration is complicated, and assembly adjustment is difficult. Further, such a displacement sensor using focus detection can measure the distance only near the focus, and thus has a problem that the dynamic range is narrow.
Furthermore, since the objective lens is moved and the amount of movement is counted by using an encoder or the like to obtain the amount of displacement, there is a disadvantage that a movable part is required and the configuration becomes complicated. In addition, since focus detection requires a laser light source as a light source, there is a disadvantage that when a light emitting diode is used as a light source, an accurate light receiving spot cannot be obtained due to the influence of a shadow of a bonding wire, a parabola, or the like.

【0006】又特開平4−310816号では拡散光を
検出体に投光しているため、遠距離ほどビームが広がり
物体のエッジの影響を受け、誤検出を生じることがある
という欠点があった。又拡散光のため狭い範囲の物体や
小さい物体を検出することができず、受光系には焦点を
合わせるための光学素子を用いる必要があり、複雑にな
るという欠点があった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-310816, since the diffused light is projected on the detection object, the beam spreads as the distance increases and is affected by the edge of the object. . In addition, it is not possible to detect an object in a narrow range or a small object due to the diffused light, and it is necessary to use an optical element for focusing in the light receiving system, which is disadvantageous in that it becomes complicated.

【0007】又特開平5−264265号では、投光用
の光ファイバと受光用の光ファイバの端面を同一とし、
これらのファイバの端面とレンズとの間隔をレンズの焦
点距離fの2倍、2fとなるように設定している。この
ため検出物体の反射光の直径は、図36に示すように検
出物体までの距離Lが2fより大きくなれば再びスポッ
ト径が拡大する。このためスポット径のみから物体まで
の距離を一義的に決定することができなかった。従って
何らかの方法で物体までの距離が2f以内であることを
検出するか、2f以内であることが保証されている用途
に用いる必要があるという欠点があった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-264265, an end face of an optical fiber for projecting light and an end face of an optical fiber for receiving light are made the same,
The distance between the end face of these fibers and the lens is set to be twice the focal length f of the lens and 2f. Therefore, as shown in FIG. 36, when the distance L to the detection object becomes larger than 2f, the spot diameter of the reflected light of the detection object increases again. Therefore, the distance to the object cannot be uniquely determined from only the spot diameter. Therefore, there is a drawback that it is necessary to detect the distance to the object within 2f by some method or to use it for an application that is guaranteed to be within 2f.

【0008】本発明はこのような従来の距離測定装置の
問題点に鑑みてなされたものであって、投受光ビームの
光軸を共通にすると共に、受光スポット径に基づいて物
体までの距離を検出し、又は測定できるようにすること
を目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem of the conventional distance measuring apparatus, and has a common optical axis of the projected and received beams and a distance to an object based on the diameter of the received light spot. It is intended to be able to detect or measure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、投光手段と、前記投光手段より出射された光を検知
領域に集束すると共に、検知領域にある物体からの反射
光を投光軸と同軸に集光するレンズと、前記レンズを介
して集光された物体からの反射を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光される受光レベルに基づいて
検知領域にある物体を判別する信号処理手段と、を有
し、前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前
記レンズから出射光の検知領域の集束点までの距離をL
b 、前記レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レ
ンズの焦点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La
/2となるように各光学部品を配置することを特徴とす
るものである。このセンサ装置において、信号処理手段
による物体の判別には、受光レベルを所定の閾値と弁別
することにより、所定の距離より近い位置に物体がある
かどうかを判別する物体の有無の判別や、受光手段から
の受光レベルによって物体までの距離を検出する距離の
検出処理が含まれる。又閾値レベルを適宜設定すること
により、物体が所定の距離にのみ存在する場合や、所定
の範囲内に存在する場合も同様にして検出することがで
きる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light projecting device, wherein light emitted from the light projecting device is focused on a detection area, and reflected light from an object in the detection area is reflected. A lens that condenses light coaxially with the light projecting axis, and a light receiving unit that receives reflection from the object condensed through the lens,
Signal processing means for determining an object in a detection area based on a light receiving level received by the light receiving means, wherein a distance from the light projecting means to the lens is L a , and light emitted from the lens is detected. Let L be the distance to the focal point of the area
b , when the distance from the lens to the light receiving means is L d and the focal length of the lens is f, 0 <L d ≦ (f + L a )
/ 2. In this sensor device, the signal processing means discriminates an object by discriminating a light receiving level from a predetermined threshold value to determine whether an object is present at a position closer than a predetermined distance. The distance detection processing for detecting the distance to the object based on the light receiving level from the means is included. Also, by appropriately setting the threshold level, it is possible to similarly detect when the object exists only at a predetermined distance or when the object exists within a predetermined range.

【0010】本願の請求項2の発明は、請求項1の発明
において、前記受光手段は、検知領域にある物体までの
距離に応じて一意に定まる受光スポット径の大きさによ
ってその受光領域に入射するか否かが変化するように受
光領域を配置したものであり、前記信号処理手段は、前
記受光手段に受光信号が得られるかどうかによって所定
範囲内に物体が存在するかどうかを識別することを特徴
とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the light receiving means enters the light receiving area by a size of a light receiving spot diameter uniquely determined according to a distance to an object in the detection area. The light receiving area is arranged so as to change whether or not to perform the processing, and the signal processing means identifies whether or not an object exists within a predetermined range depending on whether or not a light receiving signal is obtained by the light receiving means. It is characterized by the following.

【0011】本願の請求項3の発明は、請求項1又は2
の発明において、前記受光手段は、受光スポット径によ
って受光レベルが変化する2つの受光素子を有し、夫々
の受光素子からの受光レベルを出力するものであり、前
記信号処理手段は、前記受光手段の2つの受光信号に基
づいて2つの受光レベルが所定のレベルとなったときに
その制御出力を反転させるものであることを特徴とする
ものである。
The invention of claim 3 of the present application is directed to claim 1 or 2
In the invention, the light receiving means has two light receiving elements whose light receiving levels change according to the light receiving spot diameter, and outputs the light receiving levels from the respective light receiving elements, and the signal processing means comprises: The control output is inverted when the two light receiving levels reach a predetermined level based on the two light receiving signals.

【0012】又本願の請求項4の発明は、投光手段と、
前記投光手段より出射された光を検知領域に集束すると
共に、検知領域にある物体からの反射光を投光軸と同軸
に集光するレンズと、直線状の受光領域を有し、前記受
光領域を受光軸に垂直に配置し、前記レンズを介して集
光された物体からの反射光を受光して光重心を検出する
位置検出素子を有する受光手段と、前記位置検出素子の
両端からの出力によって検出される光重心に基づいて物
体までの距離を検出する信号処理手段と、を有し、前記
投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レンズ
から出射光の検知領域の集束点までの距離をLb 、前記
レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズの焦
点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2とな
るように各光学部品を配置することを特徴とするもので
ある。
Further, the invention according to claim 4 of the present application is characterized in that:
A lens for converging light emitted from the light projecting means to a detection area and condensing reflected light from an object in the detection area coaxially with a light projection axis, and a linear light receiving area; A region is arranged perpendicular to the light receiving axis, a light receiving means having a position detecting element for detecting reflected light from the object condensed through the lens and detecting the optical center of gravity, and from both ends of the position detecting element. Signal processing means for detecting the distance to the object based on the optical barycenter detected by the output, wherein the distance from the light projecting means to the lens is L a , and the detection area of the light emitted from the lens is focused. Assuming that the distance to the point is L b , the distance from the lens to the light receiving means is L d , and the focal length of the lens is f, each optical component is arranged such that 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2. It is characterized by doing.

【0013】本願の請求項5の発明は、投光手段と、前
記投光手段より出射された光を検知領域に集束すると共
に、検知領域にある物体からの反射光を投光軸と同軸に
集光するレンズと、前記レンズを介して集光された物体
からの反射光を受光する1次元又は2次元の受光素子を
有し、その一端及び中心のいずれか一方を受光軸に合わ
せるように配置した受光手段と、前記受光手段の各画素
が所定の受光量以上である画素数に基づいて検知領域に
ある物体までの距離を判別する信号処理手段と、を有
し、前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前
記レンズから出射光の検知領域の集束点までの距離をL
b 、前記レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レ
ンズの焦点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La
/2となるように各光学部品を配置することを特徴とす
るものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light projecting means, wherein light emitted from the light projecting means is focused on a detection area, and reflected light from an object in the detection area is coaxial with the light projection axis. A converging lens, and a one-dimensional or two-dimensional light-receiving element for receiving the reflected light from the object condensed through the lens, such that one of the ends and the center is aligned with the light-receiving axis. A light receiving unit disposed, and a signal processing unit that determines a distance to an object in a detection area based on the number of pixels in which each pixel of the light receiving unit is equal to or more than a predetermined light receiving amount, and The distance from the lens to the lens is L a , and the distance from the lens to the focal point of the detection area of the emitted light is L a
b , when the distance from the lens to the light receiving means is L d and the focal length of the lens is f, 0 <L d ≦ (f + L a )
/ 2.

【0014】本願の請求項6の発明は、任意位置に固定
されると共に、レンズを介して集束光として検知領域の
物体に照射する投光手段と、任意位置に配置されると共
に、検知領域の物体からの反射光束を前記レンズにより
投光手段の投光軸と同軸に集束した集束光を受光する受
光手段と、投光手段とレンズとの光路上で、且つ受光手
段とレンズとの光路上に設けた光分岐手段と、を備え、
前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レ
ンズからの集束光の集束点までの距離をLb 、前記レン
ズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズの焦点距
離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2となるよ
うに各光学部品を配置し、前記集束光のスポットサイズ
の大きさを受光手段によって検出することで、検知領域
の物体までの距離情報を得ることを特徴とするものであ
る。ここで光分岐手段はハーフミラーや偏光方向で光を
透過又は反射する偏光ビームスプリッタを含むものとす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a light emitting means which is fixed at an arbitrary position and irradiates an object in a detection area as a converged light through a lens, A light receiving means for receiving a converged light beam obtained by converging a light beam reflected from an object by the lens coaxially with the light projecting axis of the light projecting means, on an optical path between the light projecting means and the lens, and on an optical path between the light receiving means and the lens Light splitting means provided in
The distance from the light projecting means to the lens is L a , the distance from the lens to the focal point of the converged light is L b , the distance from the lens to the light receiving means is L d , and the focal length of the lens is f. Then, each optical component is arranged so that 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2, and the size of the spot size of the converged light is detected by the light receiving means, so that the distance information to the object in the detection area is obtained. Is obtained. Here, the light splitting means includes a half mirror and a polarizing beam splitter that transmits or reflects light in the polarization direction.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明によるセンサ装置及
び距離測定装置の光学系の主要部を示す図である。本図
に示すように光源1が配置される投光面からの光はハー
フミラー2,レンズ3を介して物体検知領域に集束され
る。そしてレンズ3から検出物体4までの距離をLとす
ると、検出物体からの反射光がレンズ3によって集光さ
れる。そしてその反射光の一部がハーフミラー2によっ
て反射され、受光部5に入射する。従って受光部5は投
光軸と同一の受光軸を中心とする反射光を受光すること
となる。ここで La :光源1の投光面とレンズとの距離 Lb :レンズ3からレンズ3を透過した光が集束する点
までの距離 Lc :レンズ3と受光部5の集光面の距離 Ld :レンズ3と受光面間の距離 L:レンズ3と検出物体間の距離 f:レンズ3の焦点距離 d:レンズ径 Da :投光素子の発光径 Do :物体面でのスポット径 Db :物体側の集光面でのスポット径 Dc :受光側の集光面でのスポット径 D:受光面でのスポット径 とすると、レンズの公式より次式が成り立つ。
FIG. 1 is a diagram showing a main part of an optical system of a sensor device and a distance measuring device according to the present invention. As shown in the figure, light from the light projecting surface on which the light source 1 is disposed is focused on the object detection area via the half mirror 2 and the lens 3. When the distance from the lens 3 to the detection object 4 is L, light reflected from the detection object is collected by the lens 3. Then, a part of the reflected light is reflected by the half mirror 2 and enters the light receiving unit 5. Therefore, the light receiving section 5 receives reflected light centered on the same light receiving axis as the light projecting axis. Here, L a : the distance between the light emitting surface of the light source 1 and the lens L b : the distance from the lens 3 to the point at which the light transmitted through the lens 3 converges L c : the distance between the lens 3 and the light collecting surface of the light receiving unit 5 L d: distance between the lens 3 and the light receiving surface L: the distance between the lens 3 and the detection object f: the focal point of the lens 3 the distance d: lens diameter D a: emission diameter D o of the light projecting element: spot diameter at the object plane D b : spot diameter on the light-collecting surface on the object side D c : spot diameter on the light-receiving surface on the light-receiving side D: spot diameter on the light-receiving surface The following formula is established from the lens formula.

【数1】 又投光面でのスポット径はレンズ倍率の式より次式が成
り立つ。
(Equation 1) The spot diameter on the light projecting surface is given by the following equation from the lens magnification equation.

【数2】 物体面でのスポット径Do は次式で求められる。(Equation 2) The spot diameter Do on the object plane is obtained by the following equation.

【数3】 (Equation 3)

【0016】さて検出物体を拡散物体とすると、拡散物
体に照射した光は光源と考えることができ、この光源と
レンズ3との距離L、及びレンズ3から受光側の集光面
までの距離Lc の間は、レンズの公式により次式が成り
立つ。
If the object to be detected is a diffused object, the light illuminating the diffused object can be considered as a light source, and the distance L between the light source and the lens 3 and the distance L from the lens 3 to the light-collecting surface on the light receiving side. During c, the following equation holds according to the lens formula.

【数4】 又集光面でのスポット径Dc は次式で求められる。(Equation 4) Spot diameter D c in Matashu light plane is given by the following equation.

【数5】 (Equation 5)

【0017】従ってレンズ3の背後のLd の位置に受光
部5の受光面を配置したときに、受光素子に得られる受
光面でのスポット径Dは次式で求められる。
[0017] Therefore, when placing the light-receiving surface of the light receiving portion 5 at a position behind the L d of the lens 3, the spot diameter D of the light receiving surface obtained on the light-receiving element is given by the following equation.

【数6】 (Equation 6)

【0018】ここでLd ≦Lc ならば、検出面までの距
離Lが投光集束面Lb よりも大きい(L≧Lb )ときに
受光スポットサイズDは一定となる。以下にこの関係が
成り立つことを説明する。
Here, if L d ≦ L c , the light receiving spot size D is constant when the distance L to the detection surface is larger than the light projection and focusing surface L b (L ≧ L b ). The following describes that this relationship holds.

【0019】L≦Lb においてこの現象が生じるため、
スポットサイズDo としては前述した式(3−1)を用
いる。Ld ≦Lc について検討するため、前述した式
(6−3)を用いる。ここで式(6−3)を変形し、
(3−2)を代入して受光面でのスポット径Dを示す
と、次式(7)が得られる。
Since this phenomenon occurs when L ≦ L b ,
Formula (3-1) described above is used as the spot size Do. In order to study L d ≦ L c , the above-described equation (6-3) is used. Here, the equation (6-3) is transformed into
Substituting (3-2) and indicating the spot diameter D on the light receiving surface, the following equation (7) is obtained.

【数7】 以上よりLd ≦Lc ならばL≧Lb においてdD/dL
=0となり、受光スポット径Dは一定となる。
(Equation 7) From the above, if L d ≦ L c , dD / dL at L ≧ L b
= 0, and the light receiving spot diameter D becomes constant.

【0020】図2(a)〜(d)は距離Lの変化と受光
スポット径の関係を示しており、図を明確にするため、
本図では投光側の光のライン及びハーフミラー2を除い
ている。
FIGS. 2A to 2D show the relationship between the change in the distance L and the diameter of the light receiving spot.
In this drawing, the light line on the light projecting side and the half mirror 2 are omitted.

【0021】次にLd =La 及びLa >Ld ,La <L
d の場合を夫々曲線A,B,Cとして、距離に対する受
光スポット径の関係を図3に示す。このように曲線B,
CではLd ≧Lc となる一定範囲で受光スポット径Dが
一定となる範囲がある。そして曲線B,Cでは受光スポ
ット径Dが一定の範囲を越えて物体が遠ざかってもその
受光スポット径の拡大するレベルは小さいものとなって
いる。従って例えば曲線Bにおいては距離L=Lb にお
ける総受光量がL=Ld ・f/(Ld −f)の総受光量
よりも大きければ、L=Lb のときの受光量以下の場合
は物体はLb より遠方にあると判断することができる。
検出物体の反射率は物体によって異なっているが、拡散
物体の反射率は通常黒い物体の反射率5%から白い物体
の反射率90%の範囲内とされている。従ってL=Ld
において黒い拡散反射物体が存在したとき受光パワー
が、このスポット径より受光スポット径より大きくなる
距離Lx =Ld ・f/(Ld −f)に白い物体がある場
合の受光パワーより大きければ、L=Lb の受光量以下
の物体はLb より遠方にあると判断することができる。
従ってL=Lb において反射率5%の黒色物体を想定
し、L=Lx において反射率90%の黒色物体を想定
し、L=Lb での受光量の方がLx の最高受光量より大
きくなる範囲のLd を求める。受光量は一般に距離の二
乗に反比例すると考えられるため、以上の条件から次式
が境界条件として成り立つ。
Next, L d = L a and L a > L d , L a <L
In the case of d , curves A, B, and C are respectively shown in FIG. Thus, curve B,
In C, there is a range where the light receiving spot diameter D is constant within a certain range where L d ≧ L c . In curves B and C, even if the light receiving spot diameter D exceeds a certain range and the object moves away, the level at which the light receiving spot diameter expands is small. If therefore for example the total amount of light received at a distance L = L b in the curve B is larger than the total amount of light received by L = L d · f / ( L d -f), the following cases the amount of light received when L = L b it can be determined that the object is farther than L b.
Although the reflectance of the detection object differs depending on the object, the reflectance of the diffuse object is generally in the range of 5% for a black object to 90% for a white object. Therefore, L = L d
Black light power when the diffuse reflective object exists in is greater than the receiving power when the distance from the spot diameter is larger than the light-receiving spot diameter L x = L d · f / (L d -f) is a white object , L = L b received light amount or less of the object can be determined to be distant from the L b.
Thus assuming the reflectivity of 5% black object at L = L b, the maximum received light amount of L = L assuming the reflectance of 90% black object in x, L = L towards the light receiving amount of b is L x Find Ld in a larger range. Since the amount of received light is generally considered to be inversely proportional to the square of the distance, the following equation holds as the boundary condition from the above conditions.

【数8】 (Equation 8)

【0022】さて検出物体がLb の位置にあるとき、受
光集束面Lc はLa に等しくなるため、式(9)が成り
立つ。
[0022] Now when the detected object is at the position of L b, the light-receiving focal plane L c is to become equal to L a, the equation (9) holds.

【数9】 これに対して検出物体がLx の位置にあるときの受光の
集束面Lcxは次式(10)で示される。
(Equation 9) It detected object with respect to this focal plane L cx of light when in the position of L x is expressed by the following equation (10).

【数10】 従って式(11)の範囲内にあれば実用上問題がない。(Equation 10) Therefore, there is no practical problem if it is within the range of the expression (11).

【数11】 又余裕分を確保したとして、次式(12)の範囲内であ
れば誤動作を生じることがない。
[Equation 11] Even if the margin is ensured, no malfunction will occur if it is within the range of the following equation (12).

【数12】 (Equation 12)

【0023】そして受光面に得られる検出物体の反射光
のスポット径は、式(12)の条件を満たしたときに距
離Lb を越えれば、受光面のスポット径はほぼ一定とな
る。この一例を図4に示す。本図において曲線Aは拡散
面を有する物体の受光面でのスポットの直径を示してお
り、曲線Bは鏡面を有する物体の受光面でのスポットの
直径を示している。この図は以下の条件でのシミュレー
ション結果である。 Da :LED発光径(0.15mm) La :LEDレンズ間距離(15mm) Lb :レンズ3とレンズ3で受光した光が集束する点ま
での距離(10mm) Ld :レンズ3と受光面間の距離(13.5mm) f:レンズ3の焦点距離(13.04mm) d:レンズ径(8mm) Db :集光面でのスポット径(1mm) D:受光面でのスポット径 本発明はこのように拡散面を有する物体の受光の直径が
距離に応じて一義的に決定されることから、ある距離以
下に物体が存在するかどうか、又は物体の距離を判別す
るものである。
[0023] The spot diameter of the reflected light of the detection object obtained on the detector, if exceeds the distance L b when the condition is met in the formula (12), the spot diameter of the light receiving surface is substantially constant. An example of this is shown in FIG. In this figure, curve A shows the diameter of the spot on the light receiving surface of the object having the diffusion surface, and curve B shows the diameter of the spot on the light receiving surface of the object having the mirror surface. This figure is a simulation result under the following conditions. D a : LED emission diameter (0.15 mm) L a : Distance between LED lenses (15 mm) L b : Distance between lens 3 and a point where light received by lens 3 converges (10 mm) L d : Lens 3 and light reception Distance between surfaces (13.5 mm) f: Focal length of lens 3 (13.04 mm) d: Lens diameter (8 mm) D b : Spot diameter on condensing surface (1 mm) D: Spot diameter on light receiving surface According to the present invention, since the light receiving diameter of an object having a diffusion surface is uniquely determined according to the distance, it is determined whether or not the object exists below a certain distance or the distance of the object.

【0024】次に本発明の第1の実施の形態について説
明する。光学系の基本的な構成については前述した発明
の原理図と同一である。この実施の形態では図5に示す
ように受光面の中心に円形の不感帯を有する受光素子、
ここではフォトダイオードを用いて距離判別センサを構
成する。図5(a)はフォトダイオードの全体が正方形
状の受光領域6aを有しており、図5(b)は円形の受
光領域を有するものとし、夫々中心に不感帯7aを有す
る。このような不感帯は受光素子であるフォトダイオー
ドの前面にマスクMを張り付けたり、近接する位置にマ
スクMとなる部材を配置することによって実現できる。
Next, a first embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the optical system is the same as the principle diagram of the invention described above. In this embodiment, as shown in FIG. 5, a light receiving element having a circular dead zone at the center of the light receiving surface,
Here, a distance determination sensor is configured using a photodiode. FIG. 5A shows a photodiode having a square light receiving area 6a as a whole, and FIG. 5B shows a circular light receiving area having a dead zone 7a at the center. Such a dead zone can be realized by attaching a mask M to the front surface of a photodiode serving as a light receiving element, or arranging a member serving as the mask M at a position close to the photodiode M.

【0025】図6はこのような1つのフォトダイオード
を用いた距離判別センサの構成を示すブロック図であ
る。本図に示すように発振回路11は一定周期の投光パ
ルスを発生するものである。投光パルスは投光回路12
に与えられ、投光素子13、例えば発光ダイオードを投
光パルスの投光間隔に応じて駆動する。又前述した位置
に不感帯を有するフォトダイオード(以下、単にPDと
もいう)等の受光素子14を配置する。受光素子14に
得られる受光信号は受光回路15を介して信号処理回路
16に与えられる。信号処理回路16は投光パルスと同
期するタイミングで受光回路15より得られる受光レベ
ルを所定の閾値で弁別することによって、物体の有無を
判別するものであり、出力回路17を介して物体検知を
示す制御信号として出力される。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a distance discriminating sensor using one such photodiode. As shown in the figure, the oscillation circuit 11 generates a light projection pulse having a constant period. The light emission pulse is emitted from the light emission circuit 12
And drives the light emitting element 13, for example, a light emitting diode, according to the light emitting interval of the light emitting pulse. In addition, a light receiving element 14 such as a photodiode (hereinafter, also simply referred to as a PD) having a dead zone is arranged at the position described above. The light receiving signal obtained by the light receiving element 14 is given to the signal processing circuit 16 via the light receiving circuit 15. The signal processing circuit 16 discriminates the presence or absence of an object by discriminating a light receiving level obtained from the light receiving circuit 15 at a timing synchronized with the light emission pulse with a predetermined threshold value. It is output as the control signal shown.

【0026】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。この実施の形態では、物体が遠ければ図5(c)に
示すように不感帯7にのみ受光スポット8が得られるた
め、出力は得られない。そして検出物体が近づき図5
(d)に示すように受光スポットが中心の不感帯7を越
えて受光領域6に入射するときには、受光信号が得られ
るため、これによって物体を判別することができる。こ
の受光面をハーフミラー2に近づけることによって、又
は不感帯の形状を変化させることによって、制御信号が
反転する設定距離を調整することができる。又図5
(e)に示すように中心に正方形状の不感帯7bを設け
ておいてもよい。
Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, if the object is far, the light receiving spot 8 is obtained only in the dead zone 7 as shown in FIG. 5C, and no output is obtained. Then, the detected object approaches
As shown in (d), when the light receiving spot enters the light receiving area 6 beyond the dead zone 7 at the center, a light receiving signal is obtained, so that the object can be identified. The set distance at which the control signal is inverted can be adjusted by bringing the light receiving surface closer to the half mirror 2 or changing the shape of the dead zone. FIG. 5
As shown in (e), a square dead zone 7b may be provided at the center.

【0027】ここで検出物体の反射率に応じて受光レベ
ルは変化するため、図7に示すように検出距離に対する
受光レベルはその傾きが変化するが、受光信号が得られ
る距離は一定であるため、閾値レベルを十分低くしてお
くことによって検出物体の反射率にかかわらず所定距離
内に検出物体が存在するかどうかを判別することができ
る。
Here, since the light receiving level changes in accordance with the reflectance of the detected object, the slope of the light receiving level with respect to the detection distance changes as shown in FIG. 7, but the distance over which the light receiving signal is obtained is constant. By setting the threshold level sufficiently low, it is possible to determine whether or not the detected object exists within a predetermined distance regardless of the reflectance of the detected object.

【0028】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。この実施の形態では図8(a)に示すように受
光軸の中心Cから所定距離離れた位置にフォトダイオー
ドの受光領域6cを配置したものであり、その他の構成
は前述した第1の実施の形態と同一である。この場合に
は物体が遠ければ図8(a)に示すように受光スポット
が小さいため、フォトダイオードの受光領域にかから
ず、所定位置より近くなれば図8(a)に示すようにフ
ォトダイオードの受光領域6cに受光スポット8が拡大
するため、物体が所定距離より近いことを判別すること
ができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the light receiving area 6c of the photodiode is arranged at a position separated from the center C of the light receiving axis by a predetermined distance, and other configurations are the same as those of the first embodiment. Same as the form. In this case, if the object is far away, the light receiving spot is small as shown in FIG. 8A, so that it does not cover the light receiving area of the photodiode, and if it is closer than a predetermined position, the photodiode as shown in FIG. Since the light receiving spot 8 is enlarged in the light receiving area 6c, it can be determined that the object is closer than a predetermined distance.

【0029】次に第3の実施の形態について説明する。
前述した第1の実施の形態では、受光素子は中心に不感
帯を有するものとしているが、図9に示すように受光領
域の中心に不感帯を有するようにマスクを配置したり、
直接遮光テープ等を張り付けて構成してもよい。又受光
素子を保持する筐体に不感帯となるマスク部材を設ける
ことによっても実現することができる。更に受光軸Cか
ら等距離に複数の受光素子を配置してもよい。例えば図
10(a)に示すように受光軸からの等距離の位置に複
数のフォトダイオードPD1〜PD4を配置する。この
場合には受光回路15は図10(b)に示すように複数
のフォトダイオードPD1〜PD4を直列に接続するこ
と等により、受光出力の和を得るように構成しておくこ
とが必要となる。
Next, a third embodiment will be described.
In the above-described first embodiment, the light receiving element has a dead zone at the center. However, as shown in FIG. 9, a mask is arranged so as to have a dead zone at the center of the light receiving region.
You may comprise directly attaching a light shielding tape etc. Further, it can also be realized by providing a mask member serving as a dead zone in a housing holding the light receiving element. Further, a plurality of light receiving elements may be arranged at the same distance from the light receiving axis C. For example, as shown in FIG. 10A, a plurality of photodiodes PD1 to PD4 are arranged at positions equidistant from the light receiving axis. In this case, the light receiving circuit 15 needs to be configured to obtain the sum of the light receiving outputs by connecting a plurality of photodiodes PD1 to PD4 in series as shown in FIG. 10B. .

【0030】次に第1〜第3の実施の形態において、制
御信号が反転する設定距離を変えるための手法について
説明する。設定距離の変更は投光素子13,受光素子1
4又は受光素子14の前面に設けるマスク部材を移動さ
せることで行うことができる。例えば受光素子14を式
(12)に満たす範囲内でレンズ3に対して近づける
と、受光スポットが大きくなる。従って受光素子14の
位置を図11に示すように受光軸Cに対して垂直に移動
するように、距離設定つまみと受光素子を保持する部材
とをウォームギア等で連動させる。こうすれば同一のス
ポット径で受光素子14に入射するレベルが変化するた
め、設定距離を調整することができる。
Next, a method for changing the set distance at which the control signal is inverted in the first to third embodiments will be described. The change of the set distance is performed by the light emitting element 13 and the light receiving element 1.
4 or by moving a mask member provided on the front surface of the light receiving element 14. For example, when the light receiving element 14 is brought closer to the lens 3 within a range satisfying the expression (12), the light receiving spot becomes larger. Therefore, the distance setting knob and the member holding the light receiving element are linked together by a worm gear or the like so that the position of the light receiving element 14 moves perpendicularly to the light receiving axis C as shown in FIG. In this case, since the level incident on the light receiving element 14 changes with the same spot diameter, the set distance can be adjusted.

【0031】又図5に示すように受光素子14であるフ
ォトダイオードの中心に不感帯を有する場合には、フォ
トダイオードそのものを図12に示すように受光軸に沿
って移動させる。尚図12では受光側のラインをハーフ
ミラーを除いて示している。以下の各図も同様とする。
例えば図12(a)では受光スポットが小さく、不感帯
内にあるため受光回路15より受光信号が得られない
が、受光素子14をレンズ3により近づけることによっ
て図12(b)に示すように受光スポットが大きくな
り、受光領域に反射光が入射するため物体を検出するこ
とができる。この場合に受光素子14は前述の式(1
2)を満たす範囲内で移動させることができる。
When a dead zone is provided at the center of the photodiode as the light receiving element 14 as shown in FIG. 5, the photodiode itself is moved along the light receiving axis as shown in FIG. In FIG. 12, the line on the light receiving side is shown without the half mirror. The same applies to the following figures.
For example, in FIG. 12A, the light receiving spot is small and within the dead zone, so that no light receiving signal can be obtained from the light receiving circuit 15. However, by bringing the light receiving element 14 closer to the lens 3, as shown in FIG. Becomes larger, and reflected light enters the light receiving region, so that an object can be detected. In this case, the light receiving element 14 is determined by the above equation (1).
2) It can be moved within a range satisfying.

【0032】又投光素子13とレンズ3との距離自体を
変化させることによっても距離La,Lb が変化するた
め、検出物体の位置が一定での受光面での受光スポット
径が変化する。従って投光素子自体を移動させても設定
距離を調整することができる。この場合も受光素子の距
離は前述した式(12)を満足させることが必要とな
る。
[0032] Since the Matato optical element 13 and the distance by changing the distance itself between the lens 3 L a, it is L b changes, the position of the detection object is received spot diameter of the light receiving surface of constant changes . Therefore, the set distance can be adjusted even when the light emitting element itself is moved. Also in this case, it is necessary that the distance between the light receiving elements satisfies the expression (12).

【0033】又フォトダイオードと別のマスク部材を使
用した場合には、ノイズに弱いフォトダイオードを移動
させる必要がなくなるため、ノイズ対策が容易となる。
そしてフォトダイオードを前述した式を満たす受光面上
に置き、その前面にマスク部材を配置し、マスク部材の
位置を変化させることによって距離を調整することがで
きる。例えば図13(a)に示す位置にマスクMを配置
したときには、図中実線で示すように物体が遠距離にあ
ればマスクMに遮光される。従って図13(b)に示す
ように受光面に光が入光しない。そして所定距離を越え
て物体が近づくと、図中破線で示すように受光範囲が変
化する。従って図13(c)ではマスクMの周囲にリン
グ状の反射光が得られ、これに基づいて物体を検出する
ことができる。そして遠方に物体がある状態でマスクM
を図13(d)に示すように位置m1からm2に受光素
子14の受光面から遠ざけると、図13(e)に示すよ
うに受光軸の中心に小さいスポットの反射光が得られ
る。このため制御出力が反転する距離を大きくするよう
に設定することができる。
When a mask member different from the photodiode is used, it is not necessary to move the photodiode which is vulnerable to noise.
The distance can be adjusted by placing the photodiode on the light receiving surface that satisfies the above equation, disposing a mask member on the front surface, and changing the position of the mask member. For example, when the mask M is arranged at the position shown in FIG. 13A, if the object is at a long distance as shown by a solid line in the figure, the mask M blocks light. Therefore, no light enters the light receiving surface as shown in FIG. When the object approaches beyond a predetermined distance, the light receiving range changes as shown by the broken line in the figure. Accordingly, in FIG. 13C, a ring-shaped reflected light is obtained around the mask M, and an object can be detected based on the reflected light. Then, when there is an object in the distance, the mask M
When the light is moved away from the light receiving surface of the light receiving element 14 from the position m1 to the position m2 as shown in FIG. 13D, reflected light of a small spot is obtained at the center of the light receiving axis as shown in FIG. Therefore, it is possible to set so that the distance at which the control output is inverted is increased.

【0034】又図14(a),(b)に示すように、マ
スク部材をその幅を変化させることができるアコーディ
オン型マスクM1としてもよい。この場合には一定の位
置にマスクM1を配置しておいても、図14(c)に破
線で示すようにマスクM1の幅を広くすれば、同一距離
にある物体からの反射光は図14(e)に示すように受
光素子14に受光されない。又図14(c)に実線で示
すようにマスクM1の幅を狭くすると、図14(d)に
示すように中心に狭いスポット光が得られる。このため
マスクM1の幅を変化させることによって距離を調整す
ることができる。又アコーディオン式のマスクに代えて
引き戸型のマスクを用いることも可能である。この場合
にはマスク部材を左右均等にすることが望ましいが、受
光面が1つの場合、左右どちらもマスクしないとスポッ
トが隠れないため、多少の偏差があっても問題なく検出
することができる。又マスクの位置を式(12)を満た
すように配置し、受光素子14をその後面において受光
素子14を移動するようにしてもよい。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the mask member may be an accordion type mask M1 whose width can be changed. In this case, even if the mask M1 is arranged at a fixed position, if the width of the mask M1 is increased as shown by a broken line in FIG. No light is received by the light receiving element 14 as shown in FIG. When the width of the mask M1 is reduced as shown by the solid line in FIG. 14C, a narrow spot light is obtained at the center as shown in FIG. 14D. Therefore, the distance can be adjusted by changing the width of the mask M1. It is also possible to use a sliding door type mask instead of the accordion type mask. In this case, it is desirable to make the mask member left and right equal. However, if there is only one light receiving surface, the spot cannot be hidden unless both the left and right masks are used, so that even if there is some deviation, it can be detected without any problem. Alternatively, the position of the mask may be arranged so as to satisfy Expression (12), and the light receiving element 14 may be moved on the rear surface.

【0035】次に本発明の第4の実施の形態について説
明する。図15は2つの受光素子を用いて受光系を構成
したセンサ装置の構成を示すブロック図である。本図に
おいて投光側の回路は前述した第1の実施の形態と同様
であり、発振回路11に投光回路12が接続され、投光
パルスによって投光素子13が駆動される。一方受光部
側は2つの受光素子21,22、例えば2分割フォトダ
イオードを有しており、夫々の出力が増幅回路23,2
4で増幅され、減算回路25に与えられる。減算回路2
5は一方の受光素子の受光レベルから他方の受光レベル
を減算し、減算出力を比較回路26に与える。比較回路
26はこうして得られた減算値を所定の閾値で比較し、
比較出力は信号処理回路27に与えられる。信号処理回
路27では投光パルスに応じて比較出力に基づいて物体
検知を示す制御信号を得るものであり、出力回路28を
介して外部に出力される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a sensor device in which a light receiving system is configured using two light receiving elements. In this figure, the light-emitting side circuit is the same as that of the first embodiment described above, a light-emitting circuit 12 is connected to an oscillation circuit 11, and a light-emitting element 13 is driven by a light-emitting pulse. On the other hand, the light receiving section side has two light receiving elements 21 and 22, for example, a two-division photodiode, and outputs of the amplifier circuits 23 and 2 respectively.
The signal is amplified at 4 and supplied to the subtraction circuit 25. Subtraction circuit 2
Numeral 5 subtracts the other light receiving level from the light receiving level of one light receiving element, and supplies a subtraction output to the comparison circuit 26. The comparison circuit 26 compares the obtained subtraction value with a predetermined threshold value,
The comparison output is given to the signal processing circuit 27. The signal processing circuit 27 obtains a control signal indicating object detection based on the comparison output according to the light emission pulse, and is output to the outside via the output circuit 28.

【0036】次にこの実施の形態における受光素子2
1,22の受光領域について説明する。図16(b)は
受光素子21,22の受光領域を示しており、正方形状
の受光領域内の中心の円形部を受光素子21、その周囲
の部分を受光素子22で受光するものとする。この場合
には図16(a)に実線で示すように物体が遠方にあれ
ば内側の受光素子21でのみ受光され、物体が近づくに
つれて破線から一点鎖線、及び図16(c)から(d)
に示すように、受光スポット径が増加する。従っていず
れかの位置で内外の受光レベルが一致するため、この一
致する位置を閾値として物体検知信号を得ることができ
る。
Next, the light receiving element 2 in this embodiment
The light receiving areas 1 and 22 will be described. FIG. 16 (b) shows the light receiving areas of the light receiving elements 21 and 22. It is assumed that the center circular portion in the square light receiving area is received by the light receiving element 21 and the surrounding area is received by the light receiving element 22. In this case, as shown by the solid line in FIG. 16A, if the object is far away, the light is received only by the inner light receiving element 21. As the object approaches, the dashed-dotted line from the broken line, and FIGS.
As shown in FIG. 7, the light receiving spot diameter increases. Therefore, since the light receiving levels at the inside and outside match at any position, an object detection signal can be obtained using the matching position as a threshold.

【0037】又図16(e)に示すようにこの状態で受
光素子21,22自体を受光軸の方向に移動させて距離
調整を行うことも可能である。こうすれば物体が同一位
置にあっても図16(f)又は(g)に示すように、内
外の受光素子21,22で受光される場合と内側の受光
素子21のみで受光される場合のように異なるため、距
離調整ができる。
As shown in FIG. 16E, in this state, it is also possible to adjust the distance by moving the light receiving elements 21 and 22 themselves in the direction of the light receiving axis. In this way, even if the objects are at the same position, as shown in FIG. 16 (f) or (g), when the light is received by the inner and outer light receiving elements 21 and 22, and when the light is received only by the inner light receiving element 21. Therefore, the distance can be adjusted.

【0038】ここで図17(a)〜(c)に示すように
内外の受光素子の形状は全体を円形又は正方形状とし、
内側の受光素子も円形や正方形にすることができる。更
に図17(d)に示すように光軸に対して2つの受光素
子21,22を非対称型にして大きなスポット径を有す
る物体を検出するように構成することも可能となる。又
図17(e)に示すように内側の受光素子21の中心部
にマスク29を用いて不感帯を設けるようにしてもよ
い。これは図4に示すように距離Lb より遠くなれば受
光スポットの径が一定となるため、この一定となる領域
を不感帯としておくことものである。こうすることによ
って両方の受光出力のアンバランスを抑えることがで
き、又検出のダイナミックレンジを拡大することが可能
となる。
Here, as shown in FIGS. 17 (a) to 17 (c), the shape of the inner and outer light receiving elements is entirely circular or square.
The inner light receiving element can also be circular or square. Further, as shown in FIG. 17D, the two light receiving elements 21 and 22 can be configured to be asymmetrical with respect to the optical axis to detect an object having a large spot diameter. Further, as shown in FIG. 17E, a dead zone may be provided using a mask 29 at the center of the inner light receiving element 21. This is because the diameter of the light-receiving spot if farther than the distance L b as shown in FIG. 4 becomes constant, but to keep the dead band region to be this constant. By doing so, it is possible to suppress imbalance between both light receiving outputs, and to expand the dynamic range of detection.

【0039】尚前述した図15の信号処理回路では図1
6,図17に示す受光素子21,22の出力を減算する
ようにしているが、2つの受光素子21,22の比を算
出し、その比を所定の閾値で弁別して物体検知信号とす
ることも可能である。
In the signal processing circuit shown in FIG.
6, the outputs of the light receiving elements 21 and 22 shown in FIG. 17 are subtracted, but the ratio between the two light receiving elements 21 and 22 is calculated, and the ratio is discriminated by a predetermined threshold value to obtain an object detection signal. Is also possible.

【0040】図18は本発明の第5の実施の形態による
距離測定装置の構成を示すブロック図である。この実施
の形態において投光部は前述した各実施の形態と同様で
あり、受光素子には前述した第4の実施の形態と同様に
受光素子21,22を用いる。受光素子21,22の配
置については前述した図16及び図17と同様である。
これらの受光素子の出力は増幅回路31,32で増幅さ
れる。そしてそれらの出力を加算器33及び減算器34
に与え、その和及び差を算出する。そしてこれらの出力
は割算回路35に与える。割算回路35は和と差との比
を算出するものであって、その出力は信号処理回路36
に与えられる。信号処理回路36は投光パルスに応じて
割算出力をV/I変換器37に出力する。V/I変換器
37は得られた割算出力を距離信号に変換して出力する
ものである。こうすれば2つの受光素子を用いて距離信
号を得ることができる。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the light projecting unit is the same as in each of the above-described embodiments, and the light-receiving elements 21 and 22 are used as the light-receiving elements as in the above-described fourth embodiment. The arrangement of the light receiving elements 21 and 22 is the same as in FIGS. 16 and 17 described above.
Outputs of these light receiving elements are amplified by amplifier circuits 31 and 32. These outputs are added to an adder 33 and a subtractor 34.
And calculate the sum and difference. These outputs are provided to a division circuit 35. The division circuit 35 calculates the ratio between the sum and the difference, and outputs the signal from the signal processing circuit 36.
Given to. The signal processing circuit 36 outputs a dividing calculation power to the V / I converter 37 according to the light projection pulse. The V / I converter 37 converts the obtained split calculation force into a distance signal and outputs it. In this case, a distance signal can be obtained using two light receiving elements.

【0041】図19は本発明の第6の実施の形態による
距離測定装置の構成を示すブロック図である。この実施
の形態において投光部は前述した各実施の形態と同様で
あり、受光部には受光素子として光重心位置検出素子
(以下、PSDという)41を用いる。図20(a)は
このPSD41の配置を示しており、PSD41の受光
部の端部を受光軸の中心と一致させ、その長手方向を受
光軸と垂直になるように配置しておく。そしてPSD4
1の両端に得られる電流出力Ia及びIbを、I/V変
換器42及び43によって電圧信号Va及びVbに変換
する。I/V変換器42,43の出力は加算器44及び
減算器45に与え、その和及び差を算出する。そしてこ
れらの出力は割算回路46に与える。割算回路46は次
式(Va−Vb)/(Va+Vb)を算出するものであ
って、その出力は信号処理回路47に与えられる。信号
処理回路47は投光パルスに応じて割算出力をV/I変
換器48に出力する。V/I変換器48は得られた割算
出力を距離信号に変換して出力するものである。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the light projecting section is the same as in each of the above-described embodiments, and the light receiving section uses an optical gravity center position detecting element (hereinafter, referred to as PSD) 41 as a light receiving element. FIG. 20A shows the arrangement of the PSD 41. The end of the light receiving section of the PSD 41 is aligned with the center of the light receiving axis, and the longitudinal direction is arranged to be perpendicular to the light receiving axis. And PSD4
1 are converted into voltage signals Va and Vb by I / V converters 42 and 43, respectively. Outputs of the I / V converters 42 and 43 are provided to an adder 44 and a subtractor 45, and a sum and a difference are calculated. These outputs are supplied to a division circuit 46. The division circuit 46 calculates the following equation (Va−Vb) / (Va + Vb), and its output is given to the signal processing circuit 47. The signal processing circuit 47 outputs the dividing power to the V / I converter 48 according to the light projection pulse. The V / I converter 48 converts the obtained split calculation force into a distance signal and outputs it.

【0042】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。受光素子であるPSD41は前述した各実施の形態
の受光素子の位置と同一の位置に配置しておく。こうす
れば物体が遠方にあればその反射光は実線及び図20
(b)に示すように受光軸に近い部分のみに反射光が入
光する。又物体がこれより接近すると、破線及び一点鎖
線で示すように受光スポットが徐々に大きくなる。従っ
て図20(c)及び(d)に示すようにPSD41に受
光される受光領域が拡大する。従って矢印で示す光の重
心位置が受光軸から離れた端部側に移動することとな
り、検出物体までの距離に対するアナログ信号を出力す
ることができる。このために割算回路46の出力をテー
ブルを用いて距離信号に変換してもよい。この場合には
物体の反射率にかかわらずその比に基づいて距離を検出
するため、反射率の影響を受けずに距離情報を得ること
ができる。又図19に破線で囲んだ加算回路44及び減
算回路45を用いることなく、I/V変換器42,43
の出力を直接割算回路46に入力し、割算するようにし
てもよい。更にここで得られたアナログ信号を所定のレ
ベルで弁別する比較器を設け、所定距離の遠近によって
制御信号を出力する距離設定型の光電スイッチとするこ
ともできることはいうまでもない。
Next, the operation of this embodiment will be described. The PSD 41 serving as a light receiving element is arranged at the same position as the position of the light receiving element in each of the above-described embodiments. In this way, if the object is far away, its reflected light is indicated by the solid line and FIG.
As shown in (b), the reflected light enters only the portion near the light receiving axis. When the object comes closer, the light receiving spot gradually increases as shown by a broken line and a dashed line. Accordingly, as shown in FIGS. 20C and 20D, the light receiving area received by the PSD 41 is enlarged. Therefore, the position of the center of gravity of the light indicated by the arrow moves to the end portion away from the light receiving axis, and an analog signal corresponding to the distance to the detection object can be output. For this purpose, the output of the division circuit 46 may be converted into a distance signal using a table. In this case, since the distance is detected based on the ratio regardless of the reflectance of the object, the distance information can be obtained without being affected by the reflectance. Also, the I / V converters 42 and 43 are used without using the adder circuit 44 and the subtractor circuit 45 surrounded by broken lines in FIG.
May be directly input to the division circuit 46 to perform division. Further, it is needless to say that a comparator for discriminating the obtained analog signal at a predetermined level is provided, and a distance setting type photoelectric switch that outputs a control signal depending on the distance of the predetermined distance can be used.

【0043】又この実施の形態で受光素子であるPSD
41の端部を受光軸に一致させるようにしているが、図
20(e)に示すように受光軸をPSD41の端部から
少し隔てて配置してもよい。この場合レンズ3から物体
までの距離LがLb を越えて受光スポットの径が一定と
なる受光スポットの端部に相当する分だけ離して配置す
る。こうすれば図20(f)〜(h)に示すように物体
までの距離に対する受光スポット径の変化分をより高感
度で検出することができる。
In this embodiment, the PSD which is a light receiving element is used.
Although the end of the light receiving axis 41 is made to coincide with the light receiving axis, the light receiving axis may be arranged slightly apart from the end of the PSD 41 as shown in FIG. In this case the distance L from the lens 3 to the object is the diameter of the light-receiving spot beyond the L b are spaced apart by the amount corresponding to the ends of the light receiving spot becomes constant. In this way, as shown in FIGS. 20 (f) to 20 (h), a change in the light receiving spot diameter with respect to the distance to the object can be detected with higher sensitivity.

【0044】次に本発明の第7の実施の形態について説
明する。第7の実施の形態では受光素子として1次元の
受光センサ、例えばCCDやフォトダイオードアレイを
配置することによってスポット径を検出するようにした
ものである。この場合には図21(a)に示すようにP
SD41と同様に1次元ラインセンサ、例えばCCD5
1をその端部と受光軸とを一致させるように配置する。
この場合には物体の距離に応じてCCD51と破線で示
す受光スポットとの関係が図21(b),(c),
(d)に示すように変化する。又図21(e)に示すよ
うにCCD51の中心を受光軸と一致させるようにして
もよい。この場合も図21(e),(f),(h)に示
すように、物体までの距離に応じて1次元ラインセンサ
であるCCD51上に得られる画像が変化する。従って
図22(a)に示すように所定の閾値でその受光レベル
を弁別することによって、受光スポット径、即ち物体ま
での距離を検出することができる。又図22(b)に示
すように各画素のうち最大受光量を得た画素の受光量M
AXに対して一定の割合の受光量を有する画素数を計数
することによって、検出物体の反射率の影響を受けるこ
となくスポット径を検出することができる。又一端を受
光軸と一致させることによって受光スポットの半径を検
出することができ、半径から同様にして物体までの距離
を検出することができる。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the seventh embodiment, a spot diameter is detected by arranging a one-dimensional light receiving sensor such as a CCD or a photodiode array as a light receiving element. In this case, as shown in FIG.
One-dimensional line sensor, for example, CCD5
1 is arranged so that its end and the light receiving axis coincide with each other.
In this case, the relationship between the CCD 51 and the light receiving spot indicated by a broken line according to the distance of the object is shown in FIGS.
It changes as shown in (d). Further, as shown in FIG. 21E, the center of the CCD 51 may be made to coincide with the light receiving axis. Also in this case, as shown in FIGS. 21E, 21F, and 21H, the image obtained on the CCD 51, which is a one-dimensional line sensor, changes according to the distance to the object. Therefore, as shown in FIG. 22A, the light receiving spot diameter, that is, the distance to the object can be detected by discriminating the light receiving level with a predetermined threshold value. Also, as shown in FIG. 22B, the light receiving amount M of the pixel that has obtained the maximum light receiving amount among the pixels.
By counting the number of pixels having a fixed ratio of the amount of received light with respect to AX, the spot diameter can be detected without being affected by the reflectance of the detected object. Also, by making one end coincide with the light receiving axis, the radius of the light receiving spot can be detected, and the distance to the object can be similarly detected from the radius.

【0045】尚この実施の形態では1次元のCCDライ
ンセンサを用いているが、2次元のCCDラインセンサ
や1又は2次元の受光素子アレイでもよい。受光素子や
アレイでは素子数を計数することによって同様の効果が
得られる。
Although a one-dimensional CCD line sensor is used in this embodiment, a two-dimensional CCD line sensor or a one- or two-dimensional light receiving element array may be used. A similar effect can be obtained by counting the number of light receiving elements and arrays.

【0046】次に本発明の第8の実施の形態について説
明する。この実施の形態は受光素子の配置位置に光ファ
イバを設けて受光素子14に導くようにしたものであ
る。図23はその光学系部分を示しており、第1の実施
の形態による受光素子の位置に複数の光ファイバ61を
設け、光ファイバ61の他端に受光素子14を配置す
る。その他の構成については前述した第1の実施の形態
と同様とする。こうすれば中心に不感領域を有する受光
部を構成することができ、センサ装置を構成することが
できる。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an optical fiber is provided at the position where the light receiving element is arranged, and is guided to the light receiving element 14. FIG. 23 shows the optical system portion. A plurality of optical fibers 61 are provided at the positions of the light receiving elements according to the first embodiment, and the light receiving elements 14 are arranged at the other end of the optical fibers 61. Other configurations are the same as those in the first embodiment. In this way, a light receiving section having a dead area at the center can be configured, and a sensor device can be configured.

【0047】又投受光部の双方に光ファイバを用いるこ
ともできる。図24は第9の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の断面図を示すものである。本図に示すよう
に中心に投光用光ファイバ62を配置し、その周囲に環
状に多数の受光用光ファイバ63の受光面を配置して光
学系を構成することもできる。この場合には投光用光フ
ァイバ62の投光面よりレンズ3に近い位置に受光用光
ファイバ63の入射端面を配置し、且つ投光用光ファイ
バ62の光の開口NAの外側に受光用光ファイバ63を
配置する。この場合にも中心に不感帯領域を有する受光
手段を構成することができる。又受光用光ファイバをレ
ンズの光軸から距離が異なる2つの光ファイバ群に分
け、夫々の光ファイバ群を別の受光素子に入光させるよ
うにすれば、前述した2分割フォトダイオードに代えて
距離測定装置を構成することができる。この場合にも両
者の差又は比をとることによって、検出物体の反射率の
影響をなくするように構成することが可能となる。
An optical fiber can be used for both the light emitting and receiving sections. FIG. 24 is a sectional view of the optical system of the sensor device according to the ninth embodiment. As shown in this figure, an optical system can be configured by arranging a light projecting optical fiber 62 at the center and arranging a large number of light receiving surfaces of light receiving optical fibers 63 around the optical fiber 62. In this case, the incident end face of the light receiving optical fiber 63 is arranged at a position closer to the lens 3 than the light projecting surface of the light projecting optical fiber 62, and the light receiving face is located outside the light opening NA of the light projecting optical fiber 62. The optical fiber 63 is arranged. Also in this case, a light receiving means having a dead zone at the center can be configured. Further, if the light receiving optical fiber is divided into two optical fiber groups having different distances from the optical axis of the lens and each optical fiber group is made to enter another light receiving element, the above-mentioned two-division photodiode can be used instead. A distance measuring device can be configured. Also in this case, by taking the difference or ratio between the two, it is possible to configure so as to eliminate the influence of the reflectance of the detected object.

【0048】次に本発明の第10の実施の形態について
説明する。前述した実施の形態では投受光用光ファイバ
の端面を異ならせる必要があり、構造が複雑となる。そ
こで図25に示す実施の形態では投光用光ファイバ62
と受光用光ファイバ63とを同一端面とし、投光用光フ
ァイバ62の前面に凸レンズ64を配置する。こうすれ
ば投受光用の光ファイバ62,63の端面を同一面とし
ても光学的に投光素子の投光面を受光素子の端面より遠
ざけることができ、前述した実施の形態と同様の効果が
得られる。又多芯型の光ファイバとCCDを用い各光フ
ァイバをCCDの画素に1:1に対応させるようにする
と、前述したCCDでの計測と同様にスポット径を計測
することができ、物体までの距離を測定することができ
る。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, the end faces of the optical fibers for projecting and receiving light need to be different, and the structure becomes complicated. Therefore, in the embodiment shown in FIG.
The light receiving optical fiber 63 and the light receiving optical fiber 63 have the same end face, and a convex lens 64 is disposed in front of the light emitting optical fiber 62. In this way, even if the end faces of the optical fibers 62 and 63 for projecting and receiving light are the same, the light projecting surface of the light projecting element can be optically separated from the end face of the light receiving element, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained. can get. When a multi-core optical fiber and a CCD are used and each optical fiber is made to correspond to the pixel of the CCD at a ratio of 1: 1, the spot diameter can be measured in the same manner as the above-described measurement using the CCD, and the distance to the object can be measured. The distance can be measured.

【0049】このように光ファイバを用いた場合にはハ
ーフミラーを用いることなく、投受光を分離することが
でき、光学系を簡略化することができる。又信号処理部
とヘッド部とを分離することができ、ヘッド部では電気
部品を取り除くことができるため、防爆型となり、又小
型化を図ることが可能となる。更にノイズ源と受光素子
とを分離できるため、動作時の安定性を向上させること
ができる。
As described above, when an optical fiber is used, light emission and reception can be separated without using a half mirror, and the optical system can be simplified. In addition, since the signal processing unit and the head unit can be separated from each other, and electrical components can be removed from the head unit, the head unit can be explosion-proof and can be reduced in size. Further, since the noise source and the light receiving element can be separated, stability during operation can be improved.

【0050】次に本発明の第11の実施の形態について
説明する。この実施の形態は図26に示すように投光素
子13の外周部分にレンズ3に近づけて投光素子の光ビ
ームにかからないように光重心位置検出素子(PSD)
41や1次元ラインセンサであるCCD51を配置した
ものである。こうすればハーフミラー等の光分割手段を
用いることなく光学系を構成することができる。そのた
め光の利用効率が向上し、又レンズの直径内に全ての光
学部品を収めることができるため、ヘッド部の狭いスペ
ースに光学部品を収納することが可能となる。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 26, an optical barycentric position detecting element (PSD) is provided near the lens 3 near the outer periphery of the light projecting element 13 so as not to be affected by the light beam of the light projecting element.
41 and a CCD 51 which is a one-dimensional line sensor. In this case, an optical system can be configured without using a light splitting unit such as a half mirror. As a result, the light use efficiency is improved, and all the optical components can be accommodated within the diameter of the lens, so that the optical components can be accommodated in a narrow space of the head portion.

【0051】次に本発明の第12の実施の形態について
説明する。前述した実施の形態では投受光を分割するた
めにハーフミラーを用いているが、この実施の形態では
図27に示すようにハーフミラーに代えて偏光ビームス
プリッタを用いて正反射光の影響を除去するようにした
ものである。検出物体が拡散面であれば反射光はランダ
ムな方向に反射され、偏光状態も保存されないので検出
物体面に入射したスポット光を仮想光源と見なすことが
できる。しかし検出物体が鏡面の場合、反射光は入射光
の角度を保ったまま反射され、偏光状態も保存される。
このように拡散光とは異なった振る舞いをするため、受
光面での受光スポット径が異なる場合がある。又検出物
体が投光軸に対して垂直でないと反射光は光軸からずれ
てしまうため、受光面でのスポットの中心はレンズ光軸
からずれてしまい、誤動作の原因となる。従って図27
(a)に示すようにハーフミラー2に代えて偏光ビーム
スプリッタ71を配置する。そして前述した実施の形態
と同様に投光素子13、例えば発光ダイオードからラン
ダムな光を投光すると、ビームスプリッタ61によって
いずれか一方の偏光、例えばP偏光成分のみが透過し、
レンズ3を通って検出物体側に照射される。検出物体で
反射された光はレンズ3及び偏光ビームスプリッタ71
を透過又は反射し、S偏光成分のみが受光素子14に得
られる。反射光が正反射光であればその偏光状態が保存
されているため、偏光ビームスプリッタ71を透過し受
光面には到達しない。しかし反射光が拡散反射光であれ
ば偏光が保存されていないため、反射光の一部は受光面
に達する。従ってハーフミラーに代えて偏光ビームスプ
リッタ71を用いることによって容易に正反射光の影響
を除去し、誤動作を抑えることができる。この実施の形
態では投受光素子13,14の前面に夫々P偏光,S偏
光成分のみを透過させる偏光フィルタを設けておくこと
が好ましい。
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, a half mirror is used to divide light emission and reception. In this embodiment, however, the influence of specular reflection light is removed by using a polarizing beam splitter instead of the half mirror as shown in FIG. It is something to do. If the detection object is a diffusion surface, the reflected light is reflected in a random direction and the polarization state is not preserved, so that the spot light incident on the detection object surface can be regarded as a virtual light source. However, when the detection object is a mirror surface, the reflected light is reflected while maintaining the angle of the incident light, and the polarization state is also preserved.
As described above, since the light behaves differently from the diffused light, the light receiving spot diameter on the light receiving surface may be different. Also, if the detection object is not perpendicular to the light projection axis, the reflected light will deviate from the optical axis, so that the center of the spot on the light receiving surface will deviate from the lens optical axis, causing malfunction. Therefore, FIG.
As shown in (a), a polarization beam splitter 71 is arranged in place of the half mirror 2. Then, as in the above-described embodiment, when random light is emitted from the light emitting element 13, for example, a light emitting diode, one of the polarized lights, for example, only the P-polarized light component is transmitted by the beam splitter 61,
The light is emitted to the detection object side through the lens 3. The light reflected by the detection object passes through the lens 3 and the polarization beam splitter 71.
Is transmitted or reflected, and only the S-polarized light component is obtained by the light receiving element 14. If the reflected light is specularly reflected light, its polarization state is preserved, so that the light passes through the polarization beam splitter 71 and does not reach the light receiving surface. However, if the reflected light is diffusely reflected light, the polarization is not preserved, and a part of the reflected light reaches the light receiving surface. Therefore, by using the polarization beam splitter 71 instead of the half mirror, the influence of the specularly reflected light can be easily removed, and malfunction can be suppressed. In this embodiment, it is preferable to provide a polarization filter for transmitting only P-polarized light and S-polarized light components on the front surfaces of the light emitting and receiving elements 13 and 14, respectively.

【0052】又図27(b)に示すように従来の受光素
子14の位置に中心に開口を有する受光素子72を設
け、投光素子13の外周部にP偏光成分を受光する第2
の受光素子73を設け、2つの受光素子の受光レベルの
比を算出することによって、検出物体が拡散反射物体
か、正反射物体かを識別することができる。即ち正反射
体であれば投光素子の近傍の第2の受光素子73のみに
光が受光されることとなり、拡散反射体であれば2つの
受光素子72,73の受光レベルがほぼ等しくなるた
め、距離と検出物体の表面状態とを同時に知ることがで
きる。この実施の形態においても投光素子13の前面に
P偏光成分を透過させる偏光フィルタを設け、第1,第
2の受光素子72,73の前面に夫々S偏光成分,P偏
光成分のみを透過させる偏光フィルタを設けておくこと
が好ましい。
As shown in FIG. 27 (b), a light receiving element 72 having an opening at the center is provided at the position of the conventional light receiving element 14, and a second part for receiving the P-polarized light component on the outer periphery of the light projecting element 13.
By calculating the ratio of the light receiving levels of the two light receiving elements, it is possible to identify whether the detection object is a diffuse reflection object or a regular reflection object. That is, in the case of a regular reflector, light is received only by the second light receiving element 73 in the vicinity of the light emitting element, and in the case of a diffuse reflector, the light receiving levels of the two light receiving elements 72 and 73 become substantially equal. , The distance and the surface state of the detected object can be known at the same time. Also in this embodiment, a polarizing filter for transmitting a P-polarized component is provided on the front surface of the light projecting element 13, and only the S-polarized component and the P-polarized component are transmitted on the front surfaces of the first and second light receiving elements 72 and 73, respectively. It is preferable to provide a polarizing filter.

【0053】次に本発明の第13の実施の形態について
図28〜図31を用いて説明する。この実施の形態では
図28に示すように、中心に円形の受光領域の受光素子
21,その周囲に円形又は方形の受光領域を有する受光
素子22を設ける。この場合には図17に示す第4又は
第5の実施の形態による距離測定装置と異なり、検出物
体までの距離L≧Lbと遠いときに一定となるスポット
径を受光素子21の径と同一、又は図中破線で示すよう
にわずかに大きい径となるように受光素子の受光領域を
選択しておくものとする。図28の受光素子21,22
は図29に示すように増幅回路31,32に接続され、
夫々の出力は増幅されて加算回路33に入力される。加
算回路33はその加算値を割算回路35に与える。又一
方の受光素子21の出力を増幅する増幅回路31の出力
は割算回路35にも与えられる。割算回路35は中心の
受光領域の受光量を2つの受光素子の受光レベルの加算
値で割算するものであり、その出力は信号処理回路36
に与えられる。その他の構成は前述した第4,第5の実
施の形態と同様である。この場合には検出物体までの距
離に対して夫々受光素子21,22の受光レベルは図3
0(a)に示すように変化し、その割算結果は図30
(b)の曲線Aのようになる。即ち検出物体までの距離
Lに対する演算結果は直線に近く、リニアリティが向上
するため、その直線性補正も容易となる。又第4の実施
の形態と異なり減算しないため、演算結果は負となるこ
とがなく、後の処理が容易となる。更に検出物体が設定
距離よりも遠近いずれにあるか判別するセンサ装置とす
る際にその設定距離を変更する場合にも、リニアリティ
を調整した後の任意のレベルに閾値を設定することによ
って、設定距離の調整を容易に行うことができる。
Next, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIG. 28, a light receiving element 21 having a circular light receiving area at the center and a light receiving element 22 having a circular or square light receiving area around the light receiving element 21 are provided. In this case, unlike the distance measuring device according to the fourth or fifth embodiment shown in FIG. 17, the spot diameter which is constant when the distance to the detection object is long as L ≧ Lb is the same as the diameter of the light receiving element 21, Alternatively, the light receiving region of the light receiving element is selected so as to have a slightly larger diameter as shown by a broken line in the drawing. Light receiving elements 21 and 22 of FIG.
Is connected to the amplifier circuits 31 and 32 as shown in FIG.
Each output is amplified and input to the addition circuit 33. The adding circuit 33 gives the added value to the dividing circuit 35. The output of the amplifying circuit 31 for amplifying the output of one of the light receiving elements 21 is also supplied to a dividing circuit 35. The dividing circuit 35 divides the amount of light received in the central light receiving region by the sum of the light receiving levels of the two light receiving elements, and outputs the signal processing circuit 36
Given to. Other configurations are the same as those of the above-described fourth and fifth embodiments. In this case, the light receiving levels of the light receiving elements 21 and 22 with respect to the distance to the detection object are shown in FIG.
0 (a), and the result of the division is shown in FIG.
The curve A is as shown in FIG. That is, the calculation result for the distance L to the detection object is close to a straight line, and the linearity is improved, so that the linearity correction is also easy. Also, unlike the fourth embodiment, since the subtraction is not performed, the operation result does not become negative, and the subsequent processing becomes easy. Further, when the set distance is changed when the sensor device determines whether the detected object is farther or shorter than the set distance, the threshold is set to an arbitrary level after the linearity is adjusted. Can be easily adjusted.

【0054】図31は本発明の第14の実施の形態によ
る距離測定装置の構成を示すブロック図であり、前述し
た第13の実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳
細な説明を省略する。この実施の形態においても図28
と同様に、L≧Lbで受光スポットが一定となる径を内
側の受光素子21の径と同一又はこれよりわずかに大き
い径とする。図31において受光素子21,22の出力
は夫々増幅回路31,32で増幅され、夫々の出力が割
算回路35に与えられる。割算回路35は中央の受光レ
ベルを周囲の受光レベルで演算するものであり、その出
力は信号処理回路36に与えられる。この場合には割算
結果は図30(b)の曲線Bに示すように変化する。こ
の場合も直線性補正が容易となる。又演算結果が負にな
ることがなく、演算処理回路を簡略化することができ
る。
FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described thirteenth embodiment are denoted by the same reference numerals and will be described in detail. Omitted. Also in this embodiment, FIG.
Similarly, the diameter at which the light receiving spot is constant when L ≧ Lb is the same as or slightly larger than the diameter of the inner light receiving element 21. In FIG. 31, the outputs of the light receiving elements 21 and 22 are amplified by amplifier circuits 31 and 32, respectively, and the respective outputs are given to a division circuit 35. The dividing circuit 35 calculates the light receiving level at the center with the light receiving level at the surroundings, and its output is given to the signal processing circuit 36. In this case, the division result changes as shown by a curve B in FIG. Also in this case, the linearity correction becomes easy. Further, the operation result does not become negative, and the operation processing circuit can be simplified.

【0055】尚前述した各実施の形態において投光素子
13に発光ダイオードを用いた場合には、発光ダイオー
ドのボンディングワイヤや横又後ろ方向の光を前面に反
射させるパラボラ等の影が検出物体面上で見えたりその
影響がスポット形状に表れることが考えられる。このよ
うな場合受光スポット径をPSD又はCCDで検出する
際、重心位置が移動したり受光量の最大となる画素が受
光スポットの中心からずれる可能性がある。そこで図3
2(a)に示すように第15の実施の形態を発光ダイオ
ードからの出射光をレンズ81により集光し、その焦点
付近にピンホールや開口82を有する遮光板83を設け
る。そしてピンホール等の位置を仮想投光面とすると、
発光ダイオード等の形状による影響を取り除くことがで
きる。又図32(b)に示すようにレンズで集光した位
置に拡散板84を置き、拡散板84を仮想投光面として
もよい。こうすれば、遮蔽板83を用いる場合に比べて
光の利用効率を高めることができる。
When a light emitting diode is used as the light projecting element 13 in each of the above-described embodiments, a shadow such as a bonding wire of the light emitting diode or a parabola for reflecting light in the horizontal or rear direction to the front surface is detected. It is conceivable that the spots can be seen on the surface or the influence thereof appears in the spot shape. In such a case, when the light receiving spot diameter is detected by the PSD or the CCD, there is a possibility that the position of the center of gravity moves or a pixel having the maximum light receiving amount is shifted from the center of the light receiving spot. So Figure 3
As shown in FIG. 2A, in the fifteenth embodiment, light emitted from a light emitting diode is condensed by a lens 81, and a light shielding plate 83 having a pinhole or an opening 82 is provided near the focal point. If the position of a pinhole or the like is a virtual light emitting surface,
The influence of the shape of the light emitting diode or the like can be eliminated. Alternatively, as shown in FIG. 32B, a diffusion plate 84 may be placed at a position where light is condensed by a lens, and the diffusion plate 84 may be used as a virtual light emitting surface. In this case, the light use efficiency can be improved as compared with the case where the shielding plate 83 is used.

【0056】さて図4に示すように検出物体が近距離、
例えばL<Lb /3に存在すると受光面でのスポット径
Dはレンズ3の径dより大きくなり、受光素子14でそ
の全てをカバーすることが難しくなる。又受光スポット
径が大きくなると、単位面積当たりの入射光束が少なく
なり、受光素子面での受光信号が低下し、入光状態か遮
光状態の区別がつきにくくなる。図33(a)に示す第
16の実施の形態はこのような問題点を解決するもので
あって、広がった受光軸を受光面に集束させるための鏡
を受光面の外周部に配置したものである。このような鏡
として図33(b)に斜視部を示すように、円錐体の内
壁を反射面として円錐の中心軸から傾けて切断した形状
を有する台円錐形状の鏡筒91を用いる。又反射面は鏡
面であってもよく、又反射率の高い拡散面であってもよ
い。拡散面とすれば受光面での入射量を平均化すること
ができる。こうすれば外側に広がる光を受光面に入射さ
せることができ、近距離での受光量を向上させることが
できる。
Now, as shown in FIG.
For example, if L <L b / 3, the spot diameter D on the light receiving surface becomes larger than the diameter d of the lens 3, and it becomes difficult for the light receiving element 14 to cover all of them. In addition, when the diameter of the light receiving spot increases, the amount of incident light per unit area decreases, the light receiving signal on the light receiving element surface decreases, and it becomes difficult to distinguish between the light incident state and the light shielding state. A sixteenth embodiment shown in FIG. 33 (a) solves such a problem, in which a mirror for converging the spread light receiving axis on the light receiving surface is arranged on the outer periphery of the light receiving surface. It is. As such a mirror, as shown in a perspective view in FIG. 33 (b), a truncated cone-shaped barrel 91 having a shape in which the inner wall of the cone is inclined and cut from the central axis of the cone as a reflection surface is used. The reflecting surface may be a mirror surface or a diffusing surface having a high reflectance. If a diffusion surface is used, the amount of incidence on the light receiving surface can be averaged. In this way, light spreading outward can be incident on the light receiving surface, and the amount of light received at a short distance can be improved.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1〜6の発明によれば、三角測距法のように死角を生じ
ることなく小さな孔等を経て物体までの所定距離までの
物体が存在するかどうかを判別することができる。又請
求項4,5の発明では、物体までの距離を判別すること
ができる。従って検出部を小型化することができ、セン
サ自体を小型化することも可能となる。又検出範囲より
遠距離に物体がある場合にもスポット径が変化しないた
め、検出物体のエッジの影響を受けることがなく、誤動
作を生じることがない。又簡単な光学系で実現できるた
め、光ピックアップのように多数の光学部品を必要とせ
ず、又可動部を設ける必要がなく、安価で組立構成が容
易となる。又焦点面を使用しないため、投光素子として
発光ダイオード等を用いることができる。更に距離測定
時には集束光を用いるため、遠距離の小さな物体を検出
することができ、受光面で焦点合わせをする必要がない
という効果が得られる。
As described in detail above, according to the first to sixth aspects of the present invention, an object which reaches a predetermined distance to an object through a small hole or the like without forming a blind spot unlike the triangulation method. Can be determined. According to the fourth and fifth aspects, the distance to the object can be determined. Therefore, the size of the detection unit can be reduced, and the size of the sensor itself can be reduced. Further, even when there is an object farther than the detection range, the spot diameter does not change, so that the detection is not affected by the edge of the detection object and no malfunction occurs. Further, since it can be realized with a simple optical system, it does not require a large number of optical parts unlike an optical pickup, and does not need to provide a movable portion. Since a focal plane is not used, a light emitting diode or the like can be used as the light projecting element. Furthermore, since focused light is used at the time of distance measurement, an object that is small in a long distance can be detected, and the effect that there is no need to perform focusing on the light receiving surface is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセンサ装置及び距離測定装置の光学系
の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical system of a sensor device and a distance measuring device of the present invention.

【図2】この光学系による検出物体までの距離と受光ス
ポット径の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a distance to a detection object by the optical system and a light receiving spot diameter.

【図3】この光学系の検出物体までの距離に対する受光
スポット径の変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in a light receiving spot diameter with respect to a distance of the optical system to a detection object.

【図4】検出物体までの距離に対する受光スポット径の
変化を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a simulation result showing a change in a light receiving spot diameter with respect to a distance to a detection object.

【図5】本発明の第1の実施の形態によるセンサ装置の
受光部と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a light receiving portion and a light receiving spot diameter of the sensor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態によるセンサ装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a sensor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】この実施の形態による物体までの距離に対する
受光レベルの変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in a light receiving level with respect to a distance to an object according to the embodiment.

【図8】本発明の第2の実施の形態によるセンサ装置の
受光径と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a light receiving diameter and a light receiving spot diameter of the sensor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態によるセンサ装置の
受光部とマスク装置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a light receiving unit and a mask device of a sensor device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態によるセンサ装置
の受光素子の配置と受光回路を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an arrangement of light receiving elements and a light receiving circuit of a sensor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1〜3の実施の形態によるセンサ
装置の受光素子の位置と受光スポット径との関係を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a position of a light receiving element and a light receiving spot diameter of the sensor device according to the first to third embodiments of the present invention.

【図12】本発明の第1〜3の実施の形態によるセンサ
装置の受光素子の位置と受光スポット径との関係を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a position of a light receiving element and a light receiving spot diameter of the sensor device according to the first to third embodiments of the present invention.

【図13】本発明の第1〜3の実施の形態によるマスク
部材と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a mask member and a light receiving spot diameter according to the first to third embodiments of the present invention.

【図14】本発明の第1〜3の実施の形態によるマスク
部材と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a mask member and a light receiving spot diameter according to the first to third embodiments of the present invention.

【図15】本発明の第4の実施の形態によるセンサ装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a sensor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4の実施の形態によるセンサ装置
の受光素子と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a light receiving element and a light receiving spot diameter of a sensor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第4の実施の形態によるセンサ装置
の受光素子と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a relationship between a light receiving element and a light receiving spot diameter of a sensor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5の実施の形態による距離測定装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第6の実施の形態による距離測定装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第6の実施の形態による距離測定装
置のPSDと受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between a PSD and a light receiving spot diameter of a distance measuring device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第7の実施の形態による距離測定装
置のCCDと受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a CCD and a light receiving spot diameter of a distance measuring device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第7の実施の形態によるセンサ装置
のCCDの位置に対する受光強度の変化を示すグラフで
ある。
FIG. 22 is a graph showing a change in received light intensity with respect to a position of a CCD of a sensor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第8の実施の形態によるセンサ装置
の受光素子と受光スポット径の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between a light receiving element and a light receiving spot diameter of a sensor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第9の実施の形態によるセンサ装置
の光学系の構成を示す断面図及び側面図である。
FIGS. 24A and 24B are a sectional view and a side view showing a configuration of an optical system of a sensor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第10の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の構成を示す断面図及び側面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view and a side view showing a configuration of an optical system of a sensor device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第11の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の構成を示す図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a sensor device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第12の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の構成を示す図である。
FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a sensor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第13,第14の実施の形態による
受光素子と受光領域を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing light receiving elements and light receiving regions according to thirteenth and fourteenth embodiments of the present invention.

【図29】本発明の第13の実施の形態による距離測定
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 29 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第13,第14の実施の形態による
受光素子の受光レベルの距離に対する変化及び割算結果
を示すグラフである。
FIG. 30 is a graph showing a change in a light receiving level of a light receiving element with respect to a distance and a division result according to the thirteenth and fourteenth embodiments of the present invention.

【図31】本発明の第14の実施の形態による距離測定
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第15の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の構成を示す図である。
FIG. 32 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a sensor device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第16の実施の形態によるセンサ装
置の光学系の構成を示す図である。
FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a sensor device according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図34】従来の三角測距型の距離測定装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 34 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional triangulation distance measuring device.

【図35】従来の投受光軸を同軸とした変位測定装置の
構成を示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing a configuration of a conventional displacement measuring device having a light emitting and receiving axis coaxial.

【図36】従来の光学変位計における物体までの距離と
受光スポットとの関係を示すグラフである。
FIG. 36 is a graph showing a relationship between a distance to an object and a light receiving spot in a conventional optical displacement meter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 ハーフミラー 3 レンズ 4 検出物体 5 受光部 6,6a,6b 受光領域 7,7a,7b 不感帯 8 受光スポット 11 発振回路 12 投光回路 13 投光素子 14,21,22,62,63 受光素子 15 受光回路 16,36,47 信号処理回路 17 出力回路 23,31,32 増幅回路 25 減算回路 26 比較回路 33,44 加算器 34,45 減算器 35,46 割算回路 37,48 V/I変換器 41 PSD 42,43 I/V変換器 51 CCD 61〜53 光ファイバ 64 投光レンズ 71 偏光ビームスプリッタ 82 ピンホール 83 遮蔽板 84 拡散板 91 鏡筒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Half mirror 3 Lens 4 Detected object 5 Light receiving section 6, 6a, 6b Light receiving area 7, 7a, 7b Dead zone 8 Light receiving spot 11 Oscillation circuit 12 Light emitting circuit 13 Light emitting element 14, 21, 22, 62, 63 Light receiving Element 15 Light receiving circuit 16, 36, 47 Signal processing circuit 17 Output circuit 23, 31, 32 Amplifying circuit 25 Subtraction circuit 26 Comparison circuit 33, 44 Adder 34, 45 Subtractor 35, 46 Divider circuit 37, 48 V / I Converter 41 PSD 42, 43 I / V converter 51 CCD 61-53 Optical fiber 64 Projection lens 71 Polarization beam splitter 82 Pinhole 83 Shielding plate 84 Diffusion plate 91 Lens barrel

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 投光手段と、 前記投光手段より出射された光を検知領域に集束すると
共に、検知領域にある物体からの反射光を投光軸と同軸
に集光するレンズと、 前記レンズを介して集光された物体からの反射光を受光
する受光手段と、 前記受光手段によって受光される受光レベルに基づいて
検知領域にある物体を判別する信号処理手段と、を有
し、 前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レ
ンズから出射光の検知領域の集束点までの距離をLb
前記レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズ
の焦点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2
となるように各光学部品を配置することを特徴とするセ
ンサ装置。
A lens that converges light emitted from the light projecting means to a detection area and condenses reflected light from an object in the detection area coaxially with a light projection axis; Light receiving means for receiving reflected light from the object condensed via a lens, and signal processing means for determining an object in a detection area based on a light receiving level received by the light receiving means, L a is the distance from the light projecting means to the lens, L b is the distance from the lens to the focal point of the detection area of the emitted light,
Assuming that the distance from the lens to the light receiving means is L d and the focal length of the lens is f, 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2.
A sensor device, wherein each optical component is arranged such that
【請求項2】 前記受光手段は、検知領域にある物体ま
での距離に応じて一意に定まる受光スポット径の大きさ
によってその受光領域に入射するか否かが変化するよう
に受光領域を配置したものであり、 前記信号処理手段は、前記受光手段に受光信号が得られ
るかどうかによって所定範囲内に物体が存在するかどう
かを識別するものであることを特徴とする請求項1記載
のセンサ装置。
2. The light receiving means is arranged such that whether or not the light enters the light receiving area changes depending on the size of the light receiving spot diameter uniquely determined according to the distance to the object in the detection area. 2. The sensor device according to claim 1, wherein the signal processing unit identifies whether an object exists within a predetermined range based on whether a light receiving signal is obtained by the light receiving unit. 3. .
【請求項3】 前記受光手段は、受光スポット径によっ
て受光レベルが変化する2つの受光素子を有し、夫々の
受光素子からの受光レベルを出力するものであり、 前記信号処理手段は、前記受光手段の2つの受光信号に
基づいて2つの受光レベルが所定のレベルとなったとき
にその制御出力を反転させるものであることを特徴とす
る請求項1又は2記載のセンサ装置。
3. The light receiving means has two light receiving elements whose light receiving level changes according to a light receiving spot diameter, and outputs the light receiving level from each light receiving element. 3. The sensor device according to claim 1, wherein the control output is inverted when the two light receiving levels reach a predetermined level based on the two light receiving signals of the means.
【請求項4】 投光手段と、 前記投光手段より出射された光を検知領域に集束すると
共に、検知領域にある物体からの反射光を投光軸と同軸
に集光するレンズと、 直線状の受光領域を有し、前記受光領域を受光軸に垂直
に配置し、前記レンズを介して集光された物体からの反
射光を受光して光重心を検出する位置検出素子を有する
受光手段と、 前記位置検出素子の両端からの出力によって検出される
光重心に基づいて物体までの距離を検出する信号処理手
段と、を有し、 前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レ
ンズから出射光の検知領域の集束点までの距離をLb
前記レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズ
の焦点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2
となるように各光学部品を配置することを特徴とする距
離測定装置。
4. A light projecting means, a lens for converging light emitted from the light projecting means to a detection area and condensing reflected light from an object in the detection area coaxially with a light projection axis. Light-receiving means having a light-receiving area in the shape of a circle, the light-receiving area being disposed perpendicular to the light-receiving axis, and a position detecting element for detecting reflected light from the object condensed through the lens and detecting the center of gravity of the light. If, anda signal processing means for detecting the distance to an object based on the light centroid detected by the output from both ends of the position detecting device, the distance from the light projecting means to said lens L a, The distance from the lens to the focal point of the detection area of the emitted light is L b ,
Assuming that the distance from the lens to the light receiving means is L d and the focal length of the lens is f, 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2.
A distance measuring device, wherein each optical component is arranged such that
【請求項5】 投光手段と、 前記投光手段より出射された光を検知領域に集束すると
共に、検知領域にある物体からの反射光を投光軸と同軸
に集光するレンズと、 前記レンズを介して集光された物体からの反射光を受光
する1次元又は2次元の受光素子を有し、その一端及び
中心のいずれか一方を受光軸に合わせるように配置した
受光手段と、 前記受光手段の各画素が所定の受光量以上である画素数
に基づいて検知領域にある物体までの距離を判別する信
号処理手段と、を有し、 前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レ
ンズから出射光の検知領域の集束点までの距離をLb
前記レンズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズ
の焦点距離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2
となるように各光学部品を配置することを特徴とする距
離測定装置。
5. A light projecting means, a lens for converging light emitted from the light projecting means to a detection area, and condensing reflected light from an object in the detection area coaxially with a light projecting axis. A light-receiving means having a one-dimensional or two-dimensional light-receiving element for receiving reflected light from an object condensed through a lens, and having one end and the center thereof arranged so as to be aligned with a light-receiving axis; Signal processing means for determining a distance to an object in a detection area based on the number of pixels in which each pixel of the light receiving means is equal to or greater than a predetermined light receiving amount, wherein the distance from the light projecting means to the lens is L a , the distance from the lens to the focal point of the detection area of the emitted light is L b ,
Assuming that the distance from the lens to the light receiving means is L d and the focal length of the lens is f, 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2.
A distance measuring device, wherein each optical component is arranged such that
【請求項6】 任意位置に固定されると共に、レンズを
介して集束光として検知領域の物体に照射する投光手段
と、 任意位置に配置されると共に、検知領域の物体からの反
射光束を前記レンズにより投光手段の投光軸と同軸に集
束した集束光を受光する受光手段と、 投光手段とレンズとの光路上で、且つ受光手段とレンズ
との光路上に設けた光分岐手段と、を備え、 前記投光手段から前記レンズまでの距離をLa 、前記レ
ンズからの集束光の集束点までの距離をLb 、前記レン
ズから受光手段までの距離をLd 、前記レンズの焦点距
離をfとすると、0<Ld ≦(f+La )/2となるよ
うに各光学部品を配置し、 前記集束光のスポットサイズの大きさを受光手段によっ
て検出することで、検知領域の物体までの距離情報を得
ることを特徴とするセンサ装置。
6. A light projecting means which is fixed at an arbitrary position and irradiates an object in a detection area as a converged light through a lens, and is disposed at an arbitrary position and transmits reflected light from the object in the detection area. Light receiving means for receiving converged light converged coaxially with the light projecting axis of the light projecting means by the lens; light branching means provided on an optical path between the light projecting means and the lens, and on an optical path between the light receiving means and the lens; L a , the distance from the lens to the focal point of the focused light from the lens, L b , the distance from the lens to the light receiving means, L d , the focal point of the lens. When the distance is f, the optical components are arranged so that 0 <L d ≦ (f + L a ) / 2, and the size of the spot size of the converged light is detected by the light receiving unit, so that the object in the detection area is detected. It is characterized by obtaining distance information to Sensor device for.
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