JP2001211062A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出領域内の設定位置と検出対象物との相対
的な位置関係を容易かつ正確に認識することができ、か
つ応差を小さくすることができる光電スイッチを提供す
ることである。 【解決手段】 光電スイッチ１は２分割フォトダイオー
ド２４を備える。受光レンズ２３および２分割フォトダ
イオード２４からなる光学系は、設定位置ＳＴからの反
射光が受光面２４ａ，２４ｂの境界に入射するように揺
動可能に設けられる。光電スイッチ１の表示部に近接情
報および変位情報が表示される。近接情報は、検出領域
Ｄ０内で設定位置ＳＴに対する検出対象物の近接度を表
す。変位情報は、検出領域Ｄ０内で設定位置ＳＴに対す
る検出対象物の変位の量および変位の方向を設定位置Ｓ
Ｔを原点として表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の検出領域に
おける物体の有無を検出する光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場の生産ライン等で物体の
有無を検出するために光電スイッチが用いられている。
光電スイッチは、物体の検出領域に光を投射し、物体か
らの帰還光を受光することにより、物体の有無を判定す
るものである。

【０００３】このような光電スイッチの１つとして、三
角測量の原理を応用した三角測距方式の光電スイッチが
開発されている。三角測距方式の光電スイッチは距離設
定型光電スイッチと呼ばれている。

【０００４】図１６は従来の三角測距方式の光電スイッ
チの主要部の構成を示す模式図である。

【０００５】図１６において、光電スイッチ８００は、
発光ダイオード８０１、投光レンズ８０２、受光レンズ
８０３およびＰＳＤ（光位置検出素子）８０４を備え
る。発光ダイオード８０１から出射された光は、投光レ
ンズ８０２を通して検出対象物９００に照射される。検
出対象物９００からの反射光は、受光レンズ８０３を通
してＰＳＤ８０４の受光面上に光スポットとして受光さ
れる。

【０００６】ＰＳＤ８０４の受光面上での光スポットの
位置は、光電スイッチ８００と検出対象物９００との間
の距離により変化する。検出対象物９００が光電スイッ
チ８００に近づくと、光スポットはＰＳＤ８０４の受光
面の一端部ｅ１側に形成され、検出対象物９００が光電
スイッチ８００から離れると、光スポットはＰＳＤ８０
４の受光面上の他端部ｅ２側に形成される。

【０００７】ＰＳＤ８０４は、受光面上での光スポット
の位置に応じた２つの受光信号Ｎ，Ｆを出力する。一方
の受光信号ＮはＰＳＤ８０４の受光面の一端部ｅ１から
光スポットまでの距離に略比例したレベル（電流値）を
有し、他方の受光信号Ｆは受光面の他端部ｅ２から光ス
ポットまでの距離に略比例したレベル（電流値）を有す
る。したがって、２つの受光信号Ｎ，Ｆを用いて光電ス
イッチ８００から検出対象物９００までの距離を検出す
ることができる。

【０００８】発光ダイオード８０１からの投射光の光軸
上において、検出対象物からの反射光がＰＳＤ８０４の
受光面上に入射可能な範囲が検出領域となる。検出領域
内に予め設定位置ＳＴが設定され、設定位置ＳＴに対し
て光電スイッチ８００に近い側が検出可能範囲となり、
設定位置ＳＴに対して光電スイッチ８００から離れた側
が非検出範囲となる。光電スイッチ８００は、検出可能
範囲からの反射光をＰＳＤ８０４が受光した場合に検出
対象物９００が存在すると判定する。

【０００９】図１７はＰＳＤ８０４から出力される受光
信号Ｎ，Ｆを用いた判定処理を説明するための図であ
る。受光信号Ｎと受光信号Ｆとの差（Ｎ−Ｆ）が検出領
域内での検出対象物９００の位置に対応する。実際の処
理では、受光信号の差（Ｎ−Ｆ）を全受光量に相当する
（Ｎ＋Ｆ）で除算することにより正規化を行い、位置信
号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝を得る。

【００１０】図１７（ａ）に示すように、位置信号のレ
ベルが予め設定されたしきい値ＴＨよりも高い場合に検
出可能範囲内に検出対象物９００が存在すると判定し、
図１７（ｂ）に示すように、位置信号のレベルがしきい
値ＴＨよりも低い場合に検出可能範囲内に検出対象物９
００が存在しないと判定する。このしきい値ＴＨを調整
することにより検出領域内の設定位置ＳＴを移動させる
ことができる。

【００１１】ここで、検出領域の検出可能範囲内に検出
対象物が存在すると判定した場合をオン状態と呼び、検
出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在しないと判
定した場合をオフ状態と呼ぶ。

【００１２】一般に、検出対象物９００が白い場合に
は、反射率が高くなるため、ＰＳＤ８０４での受光量が
多くなり、受光信号Ｎ，Ｆのレベルが高くなる。これに
対して、検出対象物９００が黒い場合には、反射率が低
くなるため、ＰＳＤ８０４での受光量が少くなり、受光
信号Ｎ，Ｆのレベルが低くなる。上記のように、ＰＳＤ
８０４を用いた光電スイッチ８００では、受光信号の差
（Ｎ−Ｆ）を全受光量に相当する（Ｎ＋Ｆ）で除算する
ことにより、位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝のレ
ベルは検出対象物９００の色に依存しなくなる。

【００１３】しかし、受光信号Ｎ，Ｆに含まれるノイズ
のために位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝にもノイ
ズが生じる。そのため、検出領域の検出可能範囲内で検
出対象物９００が設定位置ＳＴの近傍に存在する場合ま
たは検出領域の非検出範囲内で背景物体９０１が設定位
置ＳＴの近傍に存在する場合には、ノイズにより光電ス
イッチ８００が誤動作する可能性がある。

【００１４】そこで、通常は、設定位置ＳＴの近傍にお
いて、検出結果がオフ状態からオン状態に変化する地点
（オン点）と検出結果がオン状態からオフ状態に変化す
る地点（オフ点）とを異なる位置に設定し、これらのオ
ン点とオフ点との間では、検出結果が変化しないように
する。このようなオン点とオフ点との間隔を応差と呼
ぶ。

【００１５】しかしながら、受光信号Ｎ，Ｆに含まれる
ノイズの大きさは、検出対象物９００の色によらずに一
定となるので、位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝に
含まれるノイズの成分比率は、検出対象物９００が黒い
場合ほど大きくなる。そのため、検出対象物９００が黒
い場合に光電スイッチ８００が誤動作しないように、大
きな応差が要求される。したがって、たとえば、ベルト
コンベア上で搬送される厚さの薄い検出対象物を検出す
ることが困難となる。

【００１６】そこで、応差を小さくするために２分割フ
ォトダイオードを用いた光電スイッチが提案されてい
る。

【００１７】図１８は２分割フォトダイオードを用いた
従来の三角測距方式の光電スイッチの主要部の構成を示
す模式図である。

【００１８】図１８において、光電スイッチ７００は、
発光ダイオード７０１、投光レンズ７０２、受光レンズ
７０３および２分割フォトダイオード７０４を備える。
２分割フォトダイオード７０４は、２分割された受光面
７０４ａ，７０４ｂを有する。

【００１９】発光ダイオード７０１から出射された光
は、投光レンズ７０２を通して検出対象物９００に照射
される。検出対象物９００からの反射光は、受光レンズ
７０３を通して２分割フォトダイオード７０４により受
光される。それにより、２分割フォトダイオード７０４
の受光面７０４ａまたは７０４ｂに光スポットが形成さ
れる。２分割フォトダイオード７０４は、受光面７０４
ａ，７０４ｂでの受光量に応じた２つの受光信号Ｎ，Ｆ
をそれぞれ出力する。

【００２０】発光ダイオード７０１からの投射光の光軸
上に予め設定位置ＳＴが設定される。この設定位置ＳＴ
は、検出結果がオン状態とオフ状態との間で変化する地
点を表す。受光レンズ７０３および２分割フォトダイオ
ード７０４からなる光学系は、設定位置ＳＴからの反射
光が受光面７０４ａ，７０４ｂの境界に入射するよう
に、矢印Ｒの方向に揺動可能に設けられている。

【００２１】発光ダイオード７０１からの投射光の光軸
上において、検出対象物からの反射光が２分割フォトダ
イオード７０４の受光面７０１ａ，７０１ｂ上に入射可
能な範囲が検出領域となる。検出領域内で設定位置ＳＴ
に対して光電スイッチ７００に近い側が検出可能範囲と
なり、設定位置ＳＴに対して光電スイッチ７００から離
れた側が非検出範囲となる。

【００２２】検出対象物が設定位置ＳＴに存在すると、
光スポットは２分割フォトダイオード７０４の受光面７
０４ａ，７０４ｂの境界に形成される。それにより、受
光信号Ｎ，Ｆのレベルが等しくなる。

【００２３】検出対象物が設定位置ＳＴよりも光電スイ
ッチ７００に対して近くの位置に存在すると、光スポッ
トは２分割フォトダイオード７０４の受光面７０４ａ上
に形成される。それにより、受光信号Ｎのレベルが受光
信号Ｆのレベルよりも高くなる。

【００２４】検出対象物が設定位置ＳＴよりも光電スイ
ッチ７００から離れた位置に存在すると、光スポットは
２分割フォトダイオード７０４の受光面７０４ｂ上に形
成される。それにより、受光信号Ｆのレベルが受光信号
Ｎのレベルよりも高くなる。

【００２５】したがって、２つの受光信号Ｎ，Ｆの差
（Ｎ−Ｆ）を位置信号として用いることができる。検出
対象物が設定位置ＳＴに存在する場合には、図１９
（ｂ）に示すように、位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルは０
となる。図１９（ａ）に示すように、位置信号（Ｎ−
Ｆ）のレベルが正のときには、検出対象物が検出可能範
囲に存在すると判定し、検出結果はオン状態になる。図
１９（ｃ）に示すように、位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベル
が負のときには、検出対象物が検出可能範囲に存在しな
いと判定し、検出結果はオフ状態になる。

【００２６】回転調整器を用いて受光レンズ７０３およ
び２分割フォトダイオード７０４からなる光学系を矢印
Ｒの方向に動かすことにより、設定位置ＳＴおよび検出
領域を調整することができる。

【００２７】光電スイッチ７００においては、位置信号
（Ｎ−Ｆ）のレベルは、検出対象物の色により変化す
る。ただし、設定位置ＳＴでの位置信号（Ｎ−Ｆ）のレ
ベルは検出対象物の色によらず０で一定になる。また、
位置信号（Ｎ−Ｆ）のノイズの大きさは検出対象物の色
によらず一定となる。そのため、応差を小さくすること
ができる。したがって、たとえば、ベルトコンベア上で
搬送される厚さの薄い検出対象物を検出することが可能
となる。

【００２８】図２０は従来の光電スイッチにおける設定
位置の設定方法を説明するための模式図である。光電ス
イッチ７００には、設定位置調整用の回転調整器７１
０、検出結果を表示する検出表示灯７１１および検出の
安定性を示す安定性表示灯７１２が設けられている。

【００２９】まず、図２０（ａ）に示すように、検出対
象物９００を光電スイッチ７００の前方の所定の位置に
配置し、検出表示灯７１１が点灯するまで回転調整器７
１０を右に回す。

【００３０】次に、図２０（ｂ）に示すように、検出対
象物９００を取り除き、背景物体９０１に光が投射され
る状態で検出表示灯７１１が点灯するまで回転調整器７
１０をさらに右に回す。背景物体９０１がない場合に
は、回転調整器７１０を最大位置に設定する。

【００３１】さらに、図２０（ｃ）に示すように、回転
調整器７１０を左に戻し、図２０（ａ）の位置と図２０
（ｂ）の位置との中間位置に設定する。それにより、検
出対象物９００の位置と背景物体９０１の位置との中間
に設定位置ＳＴが設定される。

【００３２】この状態で、検出対象物９００が存在する
場合に検出表示灯７１１および安定性表示灯７１２が点
灯し、検出対象物９００が存在しない場合に検出表示灯
７１１が消灯し、安定性表示灯７１２が点灯することを
確認する。安定性表示灯７１２が点灯しない場合には、
設定位置ＳＴと検出対象物９００の位置との間または設
定位置ＳＴと背景物体９０１との間の余裕度が小さいた
め、再調整を行う。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、２分割
フォトダイオード７０４を用いた従来の光電スイッチ７
００においては、受光レンズ７０３および２分割フォト
ダイオード７０４からなる光学系を動かすことにより、
設定位置ＳＴおよび検出領域が移動するので、検出領域
に光学的な原点が存在しない。そのため、検出領域にお
ける検出対象物の絶対的な位置を把握することが困難で
ある。

【００３４】また、図２０に示したように、検出表示灯
７１１および安定性表示灯７１２を見ながら回転調整器
７１０を回すことにより設定位置ＳＴを設定および調整
するので、設定された設定位置ＳＴを正確に把握するこ
とができない。

【００３５】そのため、検出対象物と設定位置ＳＴとの
間の余裕度の程度を把握することも困難である。したが
って、検出対象物と設定位置ＳＴとの相対的な位置関係
を微妙に調整することが困難となる。

【００３６】本発明の目的は、検出領域内の設定位置と
検出対象物との相対的な位置関係を容易かつ正確に認識
することができ、かつ応差を小さくすることができる光
電スイッチを提供することである。

【００３７】本発明の他の目的は、検出領域内の設定位
置と検出対象物との相対的な位置関係を容易かつ正確に
認識することができるとともに、検出領域内の検出対象
物の位置を容易かつ正確に認識することができ、かつ応
差を小さくすることができる光電スイッチを提供するこ
とである。

【００３８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】（１）
第１の発明 第１の発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投射
するとともに検出領域からの帰還光を受光して三角測距
方式により検出領域における物体の有無を検出する光電
スイッチであって、検出領域に光を投射する発光手段
と、検出領域からの帰還光を受光する２分割された受光
面を有し、各受光面での受光量に応じた受光信号をそれ
ぞれ出力する受光手段と、検出領域内に設定される設定
位置からの反射光を受光手段の受光面の境界で受けるよ
うに受光手段を調整する調整手段と、受光手段から出力
される受光信号を用いて設定位置に対する検出領域内の
物体の近接度を示す近接情報を算出する近接情報算出手
段と、近接情報算出手段により算出された近接情報を表
示する近接情報表示手段とを備えたものである。

【００３９】本発明に係る光電スイッチにおいては、発
光手段により検出領域に光が投射されるとともに、検出
領域からの帰還光が受光手段の２分割された受光面で受
光される。受光手段から出力される受光信号から設定位
置に対する検出領域内の物体の近接度を示す近接情報が
近接情報算出手段により算出されて出力される。また、
近接情報表示手段により近接情報が表示される。

【００４０】近接情報は設定位置に対する検出領域内の
物体の近接度を示しているので、ユーザは近接情報表示
手段により表示される近接情報を見ることにより検出領
域内の設定位置と物体との相対的な位置関係を容易かつ
正確に認識することができる。それにより、検出領域内
の設定位置と物体との間の余裕度を容易かつ正確に認識
することができる。したがって、検出領域内での設定位
置と物体との相対的な位置関係を微妙に調整することが
可能となる。

【００４１】なお、受光手段の２分割された受光面での
受光量に応じた受光信号にノイズが生じる場合には、誤
検出を防止するために、検出領域内の設定位置の近傍に
応差を設ける必要がある。ここで、応差とは、検出結果
が非検出状態（オフ状態）から検出状態（オン状態）に
変化するオン点と検出結果が検出状態（オン状態）から
非検出状態（オフ状態）に変化するオフ点との間隔であ
る。本発明に係る光電スイッチにおいて、受光手段の２
分割された受光面での受光量に応じた受光信号の差を用
いて検出領域内での物体の有無を検出する場合、２つの
受光信号におけるノイズが互いに相殺されるので、検出
結果の精度が物体の反射率によらず一定となる。そのた
め、物体の反射率にかかわらず応差を小さくすることが
できる。

【００４２】（２）第２の発明 第２の発明に係る光電スイッチは、第１の発明に係る光
電スイッチの構成において、受光手段から出力される受
光信号を用いて設定位置に対する検出領域内の物体の変
位の方向を検出し、変位の方向を変位情報として出力す
る変位検出手段と、変位検出手段から出力された変位情
報を表示する変位情報表示手段とをさらに備えたもので
ある。

【００４３】この場合、受光手段から出力される受光信
号を用いて設定位置に対する検出領域内の物体の変位の
方向が変位検出手段により検出され、変位の方向が変位
情報として出力される。そして、変位情報表示手段によ
り変位情報が表示される。

【００４４】ユーザは変位情報表示手段により表示され
た変位情報を見ることにより検出領域内で設定位置に対
する物体の変位の方向を容易に認識することができる。
したがって、検出領域内での物体の位置を容易かつ正確
に認識することができる。

【００４５】（３）第３の発明 第３の発明に係る光電スイッチは、第２の発明に係る光
電スイッチの構成において、変位検出手段は、受光手段
から出力される受光信号を用いて設定位置に対する検出
領域内の物体の変位の量をさらに検出し、変位の方向お
よび変位の量を変位情報として出力するものである。

【００４６】この場合、受光手段から出力される受光信
号を用いて設定位置に対する検出領域内の物体の変位の
方向および変位の量が変位検出手段により検出され、変
位の方向および変位の量が変位情報として出力される。
そして、変位情報表示手段により変位情報が表示され
る。

【００４７】ユーザは変位情報表示手段により表示され
た変位情報を見ることにより検出領域内で設定位置に対
する物体の変位の方向および変位の量を容易に認識する
ことができる。したがって、検出領域内での物体の位置
をさらに容易かつ正確に認識することができる。

【００４８】（４）第４の発明 第４の発明に係る光電スイッチは、第１〜第３のいずれ
かの発明に係る光電スイッチの構成において、近接情報
表示手段は、近接情報算出手段により算出された近接情
報を数値で表示するものである。

【００４９】この場合、ユーザは近接情報表示手段に数
値で表示された近接情報を見ることにより、検出領域内
の設定位置と物体との相対的な位置関係をより正確に認
識することができる。

【００５０】（５）第５の発明 第５の発明に係る光電スイッチは、第１〜第３のいずれ
かの発明に係る光電スイッチの構成において、近接情報
表示手段は、列状に配列された複数の発光部を有し、近
接情報算出手段により算出された近接情報を複数の発光
部の点灯または非点灯で表示するものである。

【００５１】この場合、ユーザは近接情報表示手段に複
数の発光部の点灯または非点灯で表示された近接情報を
見ることにより、検出領域内の設定位置と物体との相対
的な位置関係を視覚的に認識することができる。

【００５２】（６）第６の発明 第６の発明に係る光電スイッチは、第２の発明に係る光
電スイッチの構成において、変位情報表示手段は、変位
検出手段により検出された変位情報を符号で表示するも
のである。

【００５３】この場合、ユーザは変位情報表示手段に符
号で表示された変位情報を見ることにより、検出領域内
の物体の位置を容易に認識することができる。

【００５４】（７）第７の発明 第７の発明に係る光電スイッチは、第３の発明に係る光
電スイッチの構成において、変位情報表示手段は、変位
検出手段により検出された変位情報を符号および数値で
表示するものである。

【００５５】この場合、ユーザは変位情報表示手段に符
号および数値で表示された変位情報を見ることにより、
検出領域内の物体の位置をより正確に認識することがで
きる。

【００５６】（８）第８の発明 第８の発明に係る光電スイッチは、第３の発明に係る光
電スイッチの構成において、変位情報表示手段は、列状
に配列された複数の発光部を有し、変位検出手段により
検出された変位情報を複数の発光部の点灯または非点灯
で表示するものである。

【００５７】この場合、ユーザは変位情報表示手段に複
数の発光部の点灯または非点灯で表示された変位情報を
見ることにより、検出領域内の物体の位置を視覚的に認
識することができる。

【００５８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
三角測距方式の光電スイッチの構成を示すブロック図で
ある。図２（ａ）は図１の光電スイッチを一方向から見
た外観斜視図、図２（ｂ）は図１の光電スイッチを他方
向から見た外観斜視図である。

【００５９】図２に示すように、ケーシング１０の前面
部には、検出領域に光を投射するとともに検出領域から
の帰還光を受ける投受光部２０が設けられ、背面部には
後述する表示部３０が設けられている。ケーシング１０
の一方の端面部には表示灯６０が設けられ、背面部と他
方の端面部との間の角部には出力ケーブル７０が接続さ
れている。ケーシング１０の側面部は光電スイッチ１を
固定するために用いられる。

【００６０】図１に示すように、光電スイッチ１は、Ｌ
ＥＤ（発光ダイオード）２１、投光レンズ２２、受光レ
ンズ２３、２分割フォトダイオード２４、制御回路８
１、増幅器８２，８３、ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動
回路８４、表示部３０、および表示灯６０を備える。２
分割フォトダイオード２４は、２分割された受光面２４
ａ，２４ｂを有する。受光レンズ２３および２分割フォ
トダイオード２４からなる光学系は、後述する設定位置
からの反射光が受光面２４ａ，２４ｂの境界に入射する
ように、回転調整器により矢印Ｒの方向に揺動可能に設
けられている。制御回路８１はメモリ８８を内蔵する。

【００６１】投光レンズ２２および受光レンズ２３が投
受光部２０を構成する。また、ＬＥＤ２１、２分割フォ
トダイオード２４、制御回路８１、増幅器８２，８３お
よびＬＥＤ駆動回路８４は図１のケーシング１０に内蔵
される。

【００６２】ＬＥＤ駆動回路８４は、制御回路８１の制
御によりＬＥＤ２１を駆動する。それにより、ＬＥＤ２
１が光を出射する。ＬＥＤ２１から出射された光は、投
光レンズ２２を通して検出領域における検出対象物５０
０に投射される。検出対象物５００からの反射光は、受
光レンズ２３を通して２分割フォトダイオード２４の受
光面２４ａまたは２４ｂに光スポットとして受光され
る。２分割フォトダイオード２４は、受光面２４ａ，２
４ｂでの受光量に応じた２つの受光信号Ｎ，Ｆをそれぞ
れ出力する。

【００６３】２分割フォトダイオード２４から出力され
る受光信号Ｎ，Ｆは、それぞれ増幅器８２，８３を介し
て制御回路８１に与えれられる。制御回路８１は、図１
９を用いて説明したように、受光信号Ｎ，Ｆを用いた判
定処理を行う。すなわち、制御回路８１は、受光信号
Ｎ，Ｆから位置信号（Ｎ−Ｆ）を算出し、その位置信号
（Ｎ−Ｆ）のレベルを基準値（例えば０）と比較するこ
とにより検出領域における検出対象物５００の有無を検
出する。

【００６４】また、制御回路８１は、検出結果および検
出の安定性を表示灯６０に表示させるとともに、検出結
果を示す検出信号ＤＴを出力ケーブル７０を通して外部
に出力する。

【００６５】ここで、検出領域の検出可能範囲内に検出
対象物が存在すると判定した場合をオン状態と呼び、検
出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在しないと判
定した場合をオフ状態と呼ぶ。また、検出の安定性と
は、検出領域の検出可能範囲内に検出対象物が存在する
場合および存在しない場合において位置信号（Ｎ−Ｆ）
のレベルと基準値との差で表わし、その差が所定値以上
のときに安定状態と呼び、その差が所定値よりも小さい
ときに不安定状態と呼ぶ。

【００６６】さらに、制御回路８１は、後述する近接情
報、後述する変位情報、検出対象物の検出結果を示す検
出情報、検出の安定性を示す安定性情報、エラー情報等
の各種情報をメモリ８８に記憶させる。

【００６７】また、制御回路８１は、メモリ８８に記憶
された近接情報、変位情報、検出情報、安定性情報、エ
ラー情報等の各種情報を表示部３０に切り換え表示させ
る。

【００６８】本実施例では、ＬＥＤ２１が発光手段に相
当し、２分割フォトダイオード２４が受光手段に相当
し、回転調整器が調整手段に相当し、制御回路８１が近
接情報算出手段および変位検出手段に相当する。また、
表示部３０が近接情報表示手段および変位情報表示手段
に相当する。

【００６９】図３（ａ），（ｂ）は近接情報および変位
情報を説明するための模式図である。

【００７０】図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ２１から
の投射光の光軸上において、検出対象物からの反射光が
２分割フォトダイオード２４の受光面２４ａ，２４ｂに
入射可能な範囲が検出領域Ｄ０となる。検出領域Ｄ０内
に予め設定位置ＳＴが設定される。この設定位置ＳＴ
は、検出領域Ｄ０からの反射光に基づく検出結果がオン
状態とオフ状態とに変化する位置を意味する。

【００７１】ＬＥＤ２１からの投射光の光軸上に予め設
定位置ＳＴが設定される。この設定位置ＳＴは、検出結
果がオン状態とオフ状態との間で変化する地点を表す。
受光レンズ２３および２分割フォトダイオード２４から
なる光学系は、設定位置ＳＴからの反射光が受光面２４
ａ，２４ｂの境界に入射するように、回転調整器を用い
て調整される。

【００７２】ＬＥＤ２１からの投射光の光軸上におい
て、検出対象物からの反射光が２分割フォトダイオード
２４の受光面２４ａ，２４ｂに入射可能な範囲が検出領
域Ｄ０となる。検出領域Ｄ０において光電スイッチ１に
最も近い端部Ｐ１と設定位置ＳＴとの間が検出可能範囲
Ｄ１となり、光電スイッチ１から最も離れた端部Ｐ２と
設定位置ＳＴとの間が非検出範囲Ｄ２となる。

【００７３】図３（ｂ）に示すように、受光レンズ２３
および２分割フォトダイオード２４からなる光学系を矢
印Ｒ１の方向に揺動させると、設定位置ＳＴは矢印Ｘ１
で示すように光電スイッチ１に近づく方向に移動する。
この場合、検出領域Ｄ０も光電スイッチ１に近づく方向
に移動する。受光レンズ２３および２分割フォトダイオ
ード２４からなる光学系を矢印Ｒ１と逆の方向に揺動さ
せると、設定位置ＳＴは矢印Ｘ１と逆に光電スイッチ１
から離れる方向に移動する。この場合、検出領域Ｄ０も
光電スイッチ１から離れる方向に移動する。

【００７４】検出領域Ｄ０内で設定位置ＳＴに対する検
出対象物の近接度が近接情報で表される。近接情報の値
は、設定位置ＳＴで最大となり、設定位置ＳＴからの距
離に比例して小さくなり、検出領域Ｄ０の端部Ｐ１，Ｐ
２で最小となる。例えば、設定位置ＳＴの近接情報の値
が１００に設定され、検出領域Ｄ０の端部Ｐ１，Ｐ２の
近接情報の値が０に設定される。

【００７５】このような近接情報により検出領域Ｄ０内
での設定位置ＳＴと検出対象物との相対的な位置関係を
容易かつ正確に認識することができる。

【００７６】また、検出領域Ｄ０内で設定位置ＳＴに対
する検出対象物の変位の量および変位の方向が設定位置
ＳＴを原点とする変位情報で表される。変位の量は、設
定位置ＳＴで最小となり、設定位置ＳＴからの距離に比
例して大きくなり、検出領域Ｄ０の端部Ｐ１，Ｐ２で最
大となる。また、変位の方向は、設定位置ＳＴに対して
光電スイッチ１から離れた側と光電スイッチ１に近い側
とで逆になる。例えば、設定位置ＳＴの変位情報の値が
０に設定され、検出領域Ｄ０の端部Ｐ１の変位情報の値
が−５０に設定され、検出領域Ｄ０の端部Ｐ２の変位情
報の値が＋５０に設定される。この場合は、符号“−”
は変位の方向が設定位置ＳＴに対して光電スイッチ１に
近づく方向であることを示し、符号“＋”は変位の方向
が設定位置ＳＴに対して光電スイッチ１から離れる方向
であることを示している。

【００７７】このような変位情報により検出領域Ｄ０内
での検出対象物の位置を容易かつ正確に認識することが
できる。

【００７８】図４は２分割フォトダイオード２４の受光
面２４ａ，２４ｂ上の光スポットの位置と受光信号Ｎ，
Ｆおよび位置信号（Ｎ−Ｆ）との関係を示す図である。

【００７９】図４の−Ｓ１，Ｓ０，＋Ｓ１は、２分割フ
ォトダイオード２４の受光面２４ａの中心、受光面２４
ａ，２４ｂの境界および受光面２４ｂの中心をそれぞれ
表す。

【００８０】図４（ａ）において、２分割フォトダイオ
ード２４の受光面２４ａ，２４ｂ上の光スポットの位置
を破線の丸印で示す。本例では、２分割フォトダイオー
ド２４の受光面２４ａ，２４ｂの一辺と光スポットの直
径とが同一であるものとする。図４（ｂ）に示すよう
に、受光信号Ｎのレベルは、光スポットの中心が受光面
２４ａの中心−Ｓ１に位置するときに最大となり、光ス
ポットが受光面２４ａから完全に外れると０になる。図
４（ｃ）に示すように、受光信号Ｆのレベルは、光スポ
ットの中心が受光面２４ｂの中心＋Ｓ１に位置するとき
に最大となり、光スポットが受光面２４ｂから完全に外
れると０となる。

【００８１】それにより、図４（ｄ）に示すように、位
置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルは、光スポットの中心が受光
面２４ａ，２４ｂの境界Ｓ０に位置するときに０とな
る。また、位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルは、光スポット
の中心が受光面２４ａの中心−Ｓ１に位置するときに正
の最大となり、光スポットの中心が受光面２４ｂの中心
＋Ｓ１に位置するときに負の最大となる。

【００８２】したがって、位置信号（Ｎ−Ｆ）を用いて
２分割フォトダイオード２４の受光面２４ａ，２４ｂ上
の光スポットの中心位置を算出することができる。

【００８３】例えば、位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルが０
である場合には、光スポットの中心は受光面２４ａ，２
４ｂの境界Ｓ０に位置すると判定することができる。ま
た、位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルが正の場合には、光ス
ポットの中心は受光面２４ａ，２４ｂの境界Ｓ０と受光
面２４ａの中心−Ｓ１との間に位置すると判定すること
ができる。位置信号（Ｎ−Ｆ）のレベルが負の場合に
は、光スポットの中心は受光面２４ａ，２４ｂの境界Ｓ
０と受光面２４ｂの中心＋Ｓ１との間に位置すると判定
することができる。

【００８４】図１の制御回路８１は、受光信号Ｎ，Ｆお
よび位置信号（Ｎ−Ｆ）を用いて２分割フォトダイオー
ド２４の受光面２４ａ，２４ｂ上の光スポットの中心位
置を算出し、その算出結果に基づいて上記の近接情報お
よび変位情報を算出する。

【００８５】図５は設定位置ＳＴ近傍における位置信号
（Ｎ−Ｆ）の拡大図である。図５において、オン点は検
出結果がオフ状態からオン状態に変化する点であり、オ
フ点は検出結果がオン状態からオフ状態に変化する点で
ある。オン点は、設定位置ＳＴよりも所定距離だけ光電
スイッチ１に近い側に設定されており、オフ点は、設定
位置ＳＴよりも所定距離だけ光電スイッチ１から離れた
側に設定されている。オン点とオフ点との間隔が応差と
なる。

【００８６】本実施例の光電スイッチ１においては、位
置信号（Ｎ−Ｆ）に生じるノイズの大きさが検出対象物
の色（反射率）によらず一定となるので、応差を小さく
することができる。したがって、より厚さの薄い検出対
象物の検出が可能となる。

【００８７】近接情報を用いて応差の設定を行うことが
できる。例えば、より厳密な検出を行う場合には、近接
情報の値が１００に近い位置にオン点およびオフ点を設
定する。また、検出対象物の振動、検出対象物の色の変
化、検出対象物の角度の変化等のある程度の許容度を持
って検出を行う場合は、近接情報の値が小さくなる位置
にオン点およびオフ点を設定する。

【００８８】図６は図１の光電スイッチ１における表示
灯６０を示す図である。図６に示すように、表示灯６０
には、検出結果を表示する検出表示用ＬＥＤ（発光ダイ
オード）６２ａおよび検出の安定性を表示する安定性表
示用ＬＥＤ（発光ダイオード）６２ｂが内蔵される。

【００８９】検出結果がオン状態のときには検出表示用
ＬＥＤ６２ａが点灯し、検出結果がオフ状態のときには
検出表示用ＬＥＤ６２ａが消灯する。また、検出の安定
性が安定状態の場合には安定性表示用ＬＥＤ６２ｂが点
灯し、検出の安定性が不安定状態の場合には安定性表示
用ＬＥＤ６２ｂが消灯する。

【００９０】図７は図１の光電スイッチ１における表示
部３０の第１の例を示す模式図である。図７に示すよう
に、表示部３０は、変位情報表示部３１および近接情報
表示部３２を含む。図７の例では、変位情報表示部３１
は、７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）または液晶
表示装置からなり、変位情報を正負の符号および数値で
デジタル表示する。また、近接情報表示部３２は、１列
に配列された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からな
り、近接情報を棒グラフ状にバー表示する。

【００９１】図８は図１の光電スイッチ１における表示
部３０の第２の例を示す模式図である。図８に示すよう
に、表示部３０は、変位情報表示部３１および近接情報
表示部３２を含む。図８の例では、変位情報表示部３１
は、１列に配列された複数のＬＥＤからなり、変位情報
をバー表示する。また、近接情報表示部３２は、同様
に、１列に配列された複数のＬＥＤからなり、近接情報
をバー表示する。

【００９２】図９は図１の光電スイッチ１における表示
部３０の第３の例を示す模式図である。図９に示すよう
に、表示部３０は、変位情報／近接情報表示部３３を含
む。変位情報／近接情報表示部３３は、７セグメントＬ
ＥＤまたは液晶表示装置からなり、変位情報および近接
情報を切り換え表示する。変位情報は、正負の符号およ
び数値でデジタル表示され、近接情報は、数値でデジタ
ル表示される。

【００９３】図１０は図１の光電スイッチ１における表
示部３０の第４の例を示す模式図である。図１０に示す
ように、表示部３０は、変位情報表示部３１および近接
情報表示部３２を含む。図１０の例では、変位情報表示
部３１は、１列に配列された複数のＬＥＤからなり、変
位情報をバー表示する。また、近接情報表示部３２は、
７セグメントＬＥＤまたは液晶表示装置からなり、近接
情報を数値でデジタル表示する。

【００９４】図１１は図７の表示部３０の使用状態を示
す模式図である。図１１（ａ）に示すように、検出対象
物５００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で端部Ｐ
１に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１
に「−４０」が表示され、近接情報表示部３２の１つの
ＬＥＤが点灯する。

【００９５】図１１（ｂ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で設定位置Ｓ
Ｔに近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１
に「−１０」が表示され、近接情報表示部３２の４つの
ＬＥＤが点灯する。

【００９６】図１１（ｃ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の設定位置ＳＴに存在する場合に
は、変位情報表示部３１に「０」が表示され、近接情報
表示部３２のすべてのＬＥＤが点灯する。

【００９７】図１１（ｄ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で設定位置ＳＴ
に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１に
「＋１０」が表示され、近接情報表示部３２の４つのＬ
ＥＤが点灯する。

【００９８】図１１（ｅ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で端部Ｐ２に近
い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１に「＋
４０」が表示され、近接情報表示部３２の１つのＬＥＤ
が点灯する。

【００９９】図１２は図８の表示部３０の使用状態を示
す模式図である。図１２（ａ）に示すように、検出対象
物５００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で端部Ｐ
１に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１
の中央部から左端までの３つのＬＥＤが点灯し、近接情
報表示部３２の１つのＬＥＤが点灯する。

【０１００】図１２（ｂ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で設定位置Ｓ
Ｔに近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１
の中央部から左隣の２つのＬＥＤが点灯し、近接情報表
示部３２の４つのＬＥＤが点灯する。

【０１０１】図１２（ｃ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の設定位置ＳＴに存在する場合に
は、変位情報表示部３１の中央部のＬＥＤが点灯し、近
接情報表示部３２のすべてのＬＥＤが点灯する。

【０１０２】図１２（ｄ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で設定位置ＳＴ
に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１の
中央部から右隣の２つのＬＥＤが点灯し、近接情報表示
部３２の４つのＬＥＤが点灯する。

【０１０３】図１２（ｅ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で端部Ｐ２に近
い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１の中央
部から右端までの３つのＬＥＤが点灯し、近接情報表示
部３２の１つのＬＥＤが点灯する。

【０１０４】図１３は図９の表示部３０の使用状態を示
す模式図である。図１３（ａ）に示すように、検出対象
物５００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で端部Ｐ
１に近い位置に存在する場合には、変位情報／近接情報
表示部３３に変位情報として「−４０」が表示され、近
接情報として「２０」が表示される。

【０１０５】図１３（ｂ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で設定位置Ｓ
Ｔに近い位置に存在する場合には、変位情報／近接情報
表示部３３に変位情報として「−１０」が表示され、近
接情報として「８０」が表示される。

【０１０６】図１３（ｃ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の設定位置ＳＴに存在する場合に
は、変位情報／近接情報表示部３３に変位情報として
「０」が表示され、近接情報として「１００」が表示さ
れる。

【０１０７】図１３（ｄ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で設定位置ＳＴ
に近い位置に存在する場合には、変位情報／近接情報表
示部３３に変位情報として「＋１０」が表示され、近接
情報として「８０」が表示される。

【０１０８】図１３（ｅ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で端部Ｐ２に近
い位置に存在する場合には、変位情報／近接情報表示部
３３に変位情報として「＋４０」が表示され、近接情報
として「２０」が表示される。

【０１０９】図１４は図１０の表示部３０の使用状態を
示す模式図である。図１４（ａ）に示すように、検出対
象物５００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で端部
Ｐ１に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３
１の中央部から左端までの３つのＬＥＤが点灯し、近接
情報表示部３２に「２０」が表示される。

【０１１０】図１４（ｂ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で設定位置Ｓ
Ｔに近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１
の中央部から左隣の２つのＬＥＤが点灯し、近接情報表
示部３２に「８０」が表示される。

【０１１１】図１４（ｃ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の設定位置ＳＴに存在する場合に
は、変位情報表示部３１の中央部のＬＥＤが点灯し、近
接情報表示部３２に「１００」が表示される。

【０１１２】図１４（ｄ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で設定位置ＳＴ
に近い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１の
中央部から右隣の２つのＬＥＤが点灯し、近接情報表示
部３２に「８０」が表示される。

【０１１３】図１４（ｅ）に示すように、検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の非検出範囲Ｄ２内で端部Ｐ２に近
い位置に存在する場合には、変位情報表示部３１の中央
部から右端までの３つのＬＥＤが点灯し、近接情報表示
部３２に「２０」が表示される。

【０１１４】上記のように、本実施例の光電スイッチ１
においては、表示部３０に近接情報および変位情報を表
示させることができるので、ユーザは、近接情報により
設定位置ＳＴに対する検出対象物の相対的な位置関係を
容易かつ正確に認識することができるとともに、変位情
報により検出領域Ｄ０内での検出対象物の位置を容易か
つ正確に認識することができる。したがって、設定位置
ＳＴと検出対象物との相対的な位置関係を容易かつ正確
に調整することが可能となる。

【０１１５】なお、上記実施例では、検出領域Ｄ０にお
いて光電スイッチ１に近い側に検出可能範囲Ｄ１が設定
され、光電スイッチ１から離れた側に非検出範囲Ｄ２が
設定されているが、図１５に示すように、検出領域Ｄ０
において光電スイッチ１に近い側に非検出範囲Ｄ２が設
定され、光電スイッチ１から離れた側に検出可能範囲Ｄ
１が設定されてもよい。この場合にも、検出領域Ｄ０の
検出可能範囲Ｄ１内に検出対象物が存在する場合に検出
結果がオン状態となり、検出可能範囲Ｄ１内に検出対象
物が存在しない場合に検出結果がオフ状態となる。図１
５の例では、検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内の検出
対象物５００を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における三角測距方式の光電
スイッチの構成を示すブロック図である。

【図２】図１の光電スイッチを一方向および他方向から
見た外観斜視図である。

【図３】近接情報および変位情報を説明するための模式
図である。

【図４】２分割フォトダイオードの受光面上の光スポッ
トの位置と受光信号および位置信号との関係を示す図で
ある。

【図５】設定位置近傍における位置信号の拡大図であ
る。

【図６】図１の光電スイッチにおける表示灯を示す図で
ある。

【図７】図１の光電スイッチにおける表示部の第１の例
を示す模式図である。

【図８】図１の光電スイッチにおける表示部の第２の例
を示す模式図である。

【図９】図１の光電スイッチにおける表示部の第３の例
を示す模式図である。

【図１０】図１の光電スイッチにおける表示部の第４の
例を示す模式図である。

【図１１】図７の表示部の使用状態を示す模式図であ
る。

【図１２】図８の表示部の使用状態を示す模式図であ
る。

【図１３】図９の表示部の使用状態を示す模式図であ
る。

【図１４】図１０の表示部の使用状態を示す模式図であ
る。

【図１５】検出領域における検出可能範囲および非検出
範囲の他の設定例を示す図である。

【図１６】ＰＳＤを用いた従来の三角測距方式の光電ス
イッチの主要部の構成を示す模式図である。

【図１７】ＰＳＤから出力される受光信号を用いた判定
処理を説明するための図である。

【図１８】２分割フォトダイオードを用いた従来の三角
測距方式の光電スイッチの主要部の構成を示す模式図で
ある。

【図１９】２分割フォトダイオードから出力される受光
信号を用いた判定処理を説明するための図である。

【図２０】図１８の光電スイッチにおける設定位置の設
定方法を説明するための模式図である。

【符号の説明】 １ 光電スイッチ ２１ ＬＥＤ ２２ 投光レンズ ２３ 受光レンズ ２４ ２分割フォトダイオード ２４ａ，２４ｂ 受光面 ３０ 表示部 ３１ 変位情報表示部 ３２ 近接情報表示部 ３３ 変位情報／近接情報表示部 ５００ 検出対象物 Ｄ０ 検出領域 Ｄ１ 検出可能範囲 Ｄ２ 非検出範囲 ＳＴ 設定位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｈ 35/00 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｇ Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 BB29 CC00 FF09 FF24 GG07 HH04 JJ09 JJ18 JJ23 NN01 PP22 QQ05 QQ23 QQ25 QQ28 SS01 2F112 AA08 BA01 CA03 CA12 DA26 DA28 FA08 FA21 5G055 AA01 AA03 AA10 AB04 AC01 AD04 AD12 AG21 5J050 AA01 AA42 AA44 BB17 CC00 DD01 DD18 EE17 FF04 FF10 FF15 FF37

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出領域に光を投射するとともに検出領
   域からの帰還光を受光して三角測距方式により検出領域
   における物体の有無を検出する光電スイッチであって、 前記検出領域に光を投射する発光手段と、 前記検出領域からの帰還光を受光する２分割された受光
   面を有し、各受光面での受光量に応じた受光信号をそれ
   ぞれ出力する受光手段と、 前記検出領域内に設定される設定位置からの反射光を前
   記受光手段の前記受光面の境界で受けるように前記受光
   手段を調整する調整手段と、 前記受光手段から出力される受光信号を用いて前記設定
   位置に対する前記検出領域内の物体の近接度を示す近接
   情報を算出する近接情報算出手段と、 前記近接情報算出手段により算出された近接情報を表示
   する近接情報表示手段とを備えたことを特徴とする光電
   スイッチ。
2. 【請求項２】 前記受光手段から出力される受光信号を
   用いて前記設定位置に対する前記検出領域内の物体の変
   位の方向を検出し、変位の方向を変位情報として出力す
   る変位検出手段と、 前記変位検出手段から出力された変位情報を表示する変
   位情報表示手段とをさらに備えたことを特徴とする請求
   項１記載の光電スイッチ。
3. 【請求項３】 前記変位検出手段は、前記受光手段から
   出力される受光信号を用いて前記設定位置に対する前記
   検出領域内の物体の変位の量をさらに検出し、変位の方
   向および変位の量を変位情報として出力することを特徴
   とする請求項２記載の光電スイッチ。
4. 【請求項４】 前記近接情報表示手段は、前記近接情報
   算出手段により算出された近接情報を数値で表示するこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電ス
   イッチ。
5. 【請求項５】 前記近接情報表示手段は、列状に配列さ
   れた複数の発光部を有し、前記近接情報算出手段により
   算出された近接情報を前記複数の発光部の点灯または非
   点灯で表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の光電スイッチ。
6. 【請求項６】 前記変位情報表示手段は、前記変位検出
   手段により検出された変位情報を符号で表示することを
   特徴とする請求項２記載の光電スイッチ。
7. 【請求項７】 前記変位情報表示手段は、前記変位検出
   手段により検出された変位情報を符号および数値で表示
   することを特徴とする請求項３記載の光電スイッチ。
8. 【請求項８】 前記変位情報表示手段は、列状に配列さ
   れた複数の発光部を有し、前記変位検出手段により検出
   された変位情報を前記複数の発光部の点灯または非点灯
   で表示することを特徴とする請求項３記載の光電スイッ
   チ。