JP2001280912A

JP2001280912A - 光電スイッチ

Info

Publication number: JP2001280912A
Application number: JP2000272993A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Kudo; 元宏工藤
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】検出領域内における検出対象物の位置を正確
かつ容易に認識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の表示部３０には、位置
情報およびしきい値情報が切り換え表示される。位置情
報は、検出領域Ｄ０内における検出対象物５００の絶対
的な位置を検出領域Ｄ０の端部Ｐ１を原点として表す。
しきい値情報は、検出領域Ｄ０内における設定位置ＳＴ
を検出領域Ｄ０の端部Ｐ１を原点として表す。選択／決
定／設定スイッチ４０を用いて表示部３０に表示させる
情報を選択することができるとともに表示部３０に表示
される値を設定値として設定することができる。調整ス
イッチを用いて表示部３０に表示される情報の値を調整
することができる。ＰＳＤとして非線形ＰＳＤを用い
る。

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１９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１９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２０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２０（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２０（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】図２１は従来の光電スイッチにおけるしき
い値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８００には、しきい値調整用のトリマスイッチ８
１０、検出結果を表示する検出表示灯８１１および検出
の安定性を示す安定性表示灯８１２が設けられている。

【００１２】まず、図２１（ａ）に示すように、検出対
象物９００を光電スイッチ８００の前方の所定の位置に
配置し、検出表示灯８１１が点灯するまでトリマスイッ
チ８１０を右に回す。

【００１３】次に、図２１（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８１１が点灯するまでトリマスイッ
チ８１０をさらに右に回す。背景物体９０１がない場合
には、トリマスイッチ８１０を最大位置に設定する。

【００１４】さらに、図２１（ｃ）に示すように、トリ
マスイッチ８１０を左に戻し、図２１（ａ）の位置と図
２１（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。

【００１５】この状態で、検出対象物９００が存在する
場合に検出表示灯８１１および安定性表示灯８１２が点
灯し、検出対象物９００が存在しない場合に検出表示灯
８１１が消灯し、安定性表示灯８１２が点灯することを
確認する。安定性表示灯８１２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。

【００１６】図２２は図１９の従来の光電スイッチ８０
０の使用状態を示す模式図である。図２２（ａ）に示す
ように、検出対象物９００が検出領域の検出可能範囲内
で設定位置ＳＴから十分に離れた位置に存在する場合に
は、検出表示灯８１１が点灯し、かつ安定性表示灯８１
２が点灯する。図２２（ｂ）に示すように、検出対象物
９００が検出領域の検出可能範囲内で設定位置ＳＴに近
い位置に存在する場合には、検出表示灯８１１が点灯
し、安定性表示灯８１２は消灯する。

【００１７】図２２（ｃ）に示すように、検出対象物９
００が検出領域内の設定位置ＳＴに存在する場合には、
検出表示灯８１１が点灯し、安定性表示灯８１２は消灯
する。図２２（ｄ）に示すように、検出対象物９００が
検出領域の非検出範囲内で設定位置ＳＴに近い位置に存
在する場合には、検出表示灯８１１が消灯し、安定性表
示灯８１２も消灯する。図２２（ｅ）に示すように、検
出対象物９００が検出領域の非検出範囲内で設定位置Ｓ
Ｔから十分に離れた位置に存在する場合には、検出表示
灯８１１が消灯し、安定性表示灯８１２は点灯する。

【００１８】このように、検出領域の検出可能範囲およ
び非検出範囲内で検出対象物９００と設定位置ＳＴとの
間の余裕度が小さい場合には、安定性表示灯８１２が消
灯するため、検出の安定性が低いことがわかる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
光電スイッチ８００においては、検出表示灯８１１およ
び安定性表示灯８１２を見ながらトリマスイッチ８１０
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
きず、設定位置ＳＴを微調整することが困難である。ま
た、検出対象物９００と設定位置ＳＴとの間の余裕度お
よび設定位置ＳＴと背景物体９０１との間の余裕度を把
握することも困難である。

【００２０】また、図２２に示したように、検出表示灯
８１１によれば、検出対象物９００が検出領域内の検出
可能範囲に存在するかまたは非検出範囲に存在するかを
知ることはできるが、検出領域内で検出対象物９００が
存在する位置を知ることはできない。

【００２１】さらに、安定性表示灯８１２によれば、検
出対象物９００の位置と設定位置ＳＴとの間の余裕度が
低いか高いかを知ることができるが、検出対象物９００
の位置と設定位置ＳＴとの間の余裕度の程度を知ること
ができない。そのため、検出対象物９００と設定位置Ｓ
Ｔとの相対的な位置関係を調整することが困難となる。

【００２２】本発明の目的は、検出領域内での検出対象
物の位置を容易かつ正確に認識することができる光電ス
イッチを提供することである。

【００２３】本発明の他の目的は、検出領域内での検出
対象物の位置を容易かつ正確に認識することができると
ともに、検出領域における検出可能範囲と非検出範囲と
の境界部に対する検出対象物の相対的な位置関係を容易
かつ正確に調整することができる光電スイッチを提供す
ることである。

【００２４】

【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位置検出素子と、
検出領域における物体の位置を位置検出素子の出力信号
から算出して位置情報として出力する位置情報算出手段
と、位置情報算出手段から出力された位置情報を数値で
表示する位置情報表示手段とを備えたものである。

【００２５】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位置検出素子により受光される。位
置情報算出手段により位置検出素子の出力信号から検出
領域における物体の位置が算出され、位置情報として出
力される。また、位置情報表示手段により位置情報が数
値で表示される。

【００２６】したがって、ユーザは表示手段により表示
される位置情報を見ることにより検出領域内における物
体の位置を容易かつ正確に認識することができる。

【００２７】（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、位置情報は、検出領域におい
て発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置
を基準として検出領域内の物体の位置を表すものであ
る。

【００２８】この場合、位置情報は、検出領域において
発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位置を
基準とする検出領域内の物体の位置を表しているので、
ユーザは表示手段により表示される位置情報を見ること
により検出領域内における物体の絶対的な位置を容易か
つ正確に認識することができる。

【００２９】（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、検出領域において検出可能
範囲と非検出範囲との境界部の位置を定めるためのしき
い値を設定するためのしきい値設定手段と、しきい値設
定手段により設定されたしきい値を位置情報算出手段に
より算出される位置情報に対応するしきい値情報で表示
するしきい値情報表示手段とをさらに備えたものであ
る。

【００３０】この場合、しきい値設定手段によりしきい
値を設定することにより検出領域における検出可能範囲
と非検出範囲との境界部の位置を定めることができる。
また、しきい値情報表示手段によりしきい値が位置情報
に対応するしきい値情報で表示される。

【００３１】したがって、ユーザはしきい値情報表示手
段により表示されたしきい値情報を見ることにより検出
領域において検出可能範囲と非検出範囲との境界部の位
置を容易かつ正確に認識することができるとともに、し
きい値設定手段を用いて検出領域内の検出可能範囲と非
検出範囲との境界部の位置を容易かつ正確に調整するこ
とができる。

【００３２】（４）第４の発明第４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、位置情報表示手段およびし
きい値情報表示手段は、位置情報またはしきい値情報を
切り換え表示可能な共通の表示部により構成され、表示
部に表示させる情報を選択するための選択手段をさらに
備えたものである。

【００３３】この場合、共通の表示部に位置情報または
しきい値情報が切り換え表示される。ユーザは、選択手
段を用いて表示部に表示させる情報を選択することがで
きる。

【００３４】（５）第５の発明第５の発明に係る光電スイッチは、第３または第４の発
明に係る光電スイッチの構成において、位置検出素子の
出力信号およびしきい値設定手段により設定されたしき
い値から検出領域の検出可能範囲内の物体の有無を検出
する検出処理を行う処理手段と、処理手段の検出状態に
関する情報を表示する検出状態表示手段をさらに備えた
ものである。

【００３５】この場合、位置検出素子の出力信号および
しきい値設定手段により設定されたしきい値から処理手
段により検出領域の検出可能範囲内の物体の有無が検出
され、処理手段の検出状態に関する情報が検出状態表示
手段により表示される。したがって、ユーザは検出状態
表示手段により表示された情報を見ることにより検出領
域の検出可能範囲内の物体の検出状態を容易に認識する
ことができる。

【００３６】（６）第６の発明第６の発明に係る光電スイッチは、第１〜第５のいずれ
かの発明に係る光電スイッチの構成において、位置検出
素子は、検出領域において発光手段に最も近い側の端部
からの帰還光を受ける一端部および最も遠い側の端部か
らの帰還光を受ける他端部を有する受光面を備え、帰還
光の入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合
が受光面の一端部から他端部へ近づくにしたがって増加
する特性を有するものである。

【００３７】検出領域内で検出対象物の位置が発光手段
から遠くなる程、検出領域内における検出対象物の位置
の変化量に対する光電スイッチの受光面上での光スポッ
トの位置の変化量の割合が小さくなる。

【００３８】そこで、位置検出素子において、帰還光の
入射位置の変化量に対する出力信号の変化量の割合が受
光面の一端部から他端部に近づくにしたがって増加する
ことにより、検出領域内での検出対象物の位置と位置検
出素子の出力信号との非線形性が改善される。それによ
り、検出領域内での検出対象物の位置を位置情報により
ほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザは、
位置情報により検出領域内での検出対象物の位置をほぼ
正確に認識することができる。また、検出領域内の遠距
離側での距離分解能を改善することができる。

【００３９】

【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を一方向から見た外観斜視
図、図２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。

【００４０】図１および図２の光電スイッチ１におい
て、ケーシング１０は、互いに対向する端面部１１，１
２、互いに対向する背面部１３および前面部１４、なら
びに互いに対向する側面部１５，１６を有する直方体形
状に形成されている。例えば、ケーシング１０の縦の長
さＬは３０ｍｍであり、横の長さＤは２０ｍｍであり、
幅Ｗは１０．８ｍｍである。

【００４１】図２に示すように、ケーシング１０の前面
部１４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が設けられている。
図１に示すように、ケーシング１０の背面部１３には、
表示部３０および２つのプッシュ式の調整スイッチ５０
が設けられている。ケーシング１０の一方の端面部１１
には、プッシュ式の選択／決定／設定スイッチ４０およ
び表示灯６０が設けられている。ケーシング１０の背面
部１３と他方の端面部１２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１
５，１６は、光電スイッチ１を他の機器に接触させて固
定するために用いられる。

【００４２】図３は図１の光電スイッチの構成を示すブ
ロック図である。図３に示すように光電スイッチ１は、
投光レンズ２１、ＬＥＤ（発光ダイオード）２２、受光
レンズ２３、ＰＳＤ（光位置検出素子）２４、制御回路
８１、増幅器８２，８３、ＬＥＤ（発光ダイオード）駆
動回路８４、表示部３０、選択／決定／設定スイッチ４
０、調整スイッチ５０および表示灯６０を備える。制御
回路８１はメモリ８８を内蔵する。

【００４３】投光レンズ２１および受光レンズ２３が投
受光部２０を構成する。また、ＬＥＤ２２、ＰＳＤ２
４、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。

【００４４】ＬＥＤ駆動回路８４は、制御回路８１の制
御によりＬＥＤ２２を駆動する。それにより、ＬＥＤ２
２が光を出射する。ＬＥＤ２２から出射された光は、投
光レンズ２１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ＰＳＤ２４の受光面上に光スポッ
トとして受光される。

【００４５】ＰＳＤ２４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ＰＳＤ２４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。ＰＳＤ２４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。

【００４６】制御回路８１は、図２０を用いて説明した
ように、受光信号Ｎ，Ｆおよび予め設定されたしきい値
を用いた判定処理を行う。すなわち、制御回路８１は、
ＰＳＤ２４の受光面上での現在の光スポットの位置に応
じた受光信号Ｎ，Ｆに基づいて位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／
（Ｎ＋Ｆ）｝を算出し、その位置信号の値をしきい値と
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。

【００４７】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。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の値としき
い値との差で表わし、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。

【００４８】さらに、制御回路８１は、検出対象物の位
置を示す後述する位置情報（現在の位置信号の値を示す
情報）、しきい値を示すしきい値情報、検出対象物の検
出結果を示す検出情報、位置信号の最大値を示す最大位
置情報、位置信号の最小値を示す最小位置情報、エラー
情報等の各種情報をメモリ８８に記憶させる。

【００４９】また、制御回路８１は、メモリ８８に記憶
された位置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情
報、最大位置情報、最小位置情報、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。

【００５０】選択／決定／設定スイッチ４０は、表示部
３０に表示させる情報の種類を選択するための選択操作
に用いられるとともに、位置信号に基づいて生成されか
つ調整可能な値を制御回路８１の処理に関する設定値
（基準値）として設定するための設定操作に用いられ、
さらに表示部３０に表示されかつ後述する調整スイッチ
５０により調整された情報の値を制御回路８１の処理に
関する新たな設定値（基準値）として決定するための決
定操作に用いられる。ここで、位置信号に基づいて生成
されかつ調整可能な値とは、ある期間またはある状態で
の位置信号の値を用いて算出される値または位置信号自
体の値であり、例えば、ある期間における位置信号の最
大値と最小値との中間の値、２つの状態での位置信号の
値の中間の値、ある状態での位置信号の値等である。

【００５１】制御回路８１は、選択／決定／設定スイッ
チ４０の選択操作に応答して表示部３０に表示させる情
報の種類を切り換え、選択／決定／設定スイッチ４０の
設定操作に応答して上記の位置信号に基づいて生成され
かつ調整可能な値を設定値としてメモリ８８に記憶さ
せ、かつ選択／決定／設定スイッチ４０の決定操作に応
答して表示部３０に表示された情報の値を新たな設定値
としてメモリ８８に記憶させる。

【００５２】調整スイッチ５０は、制御回路８１の処理
に関する種々の値のうち表示部３０に表示された情報の
値を調整するために用いられる。

【００５３】本実施例では、ＬＥＤ２２が発光手段に相
当し、ＰＳＤ２４が位置検出素子に相当し、制御回路８
１が位置情報算出手段および処理手段に相当する。ま
た、表示部３０が位置情報表示手段およびしきい値情報
表示手段に相当し、調整スイッチ５０がしきい値設定手
段に相当し、選択／決定／設定スイッチ４０が選択手段
に相当する。さらに、表示灯６０が検出状態表示手段に
相当する。

【００５４】図４は位置情報およびしきい値情報を説明
するための模式図である。ＬＥＤ２２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ＰＳＤ２４の
受光面上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。

【００５５】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Ｄ
１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。図３の制御
回路８１は、検出可能範囲Ｄ１からの反射光をＰＳＤ２
４が受光した場合に、検出対象物が存在すると判定す
る。

【００５６】検出領域Ｄ０内の検出対象物の位置は、検
出領域Ｄ０の端部Ｐ１を原点とする位置情報により表さ
れる。例えば、検出領域Ｄ０の端部Ｐ１の位置情報が０
に設定され、端部Ｐ２の位置情報が９９９に設定され
る。また、設定位置ＳＴは、位置情報と同様に、検出領
域Ｄ０の端部Ｐ１を原点とするしきい値情報により表さ
れる。設定位置ＳＴが検出領域Ｄ０の端部Ｐ１に設定さ
れた場合にはしきい値情報は０となり、設定位置ＳＴが
検出領域Ｄ０の端部Ｐ２に設定された場合にはしきい値
情報は９９９となる。このような位置情報およびしきい
値情報により検出領域Ｄ０内での検出対象物の位置およ
び設定位置ＳＴならびに検出対象物の位置と設定位置Ｓ
Ｔとの相対的な関係を容易に把握することができる。

【００５７】図５は図１の光電スイッチ１における表示
部３０および表示灯６０を示す図である。

【００５８】図５（ａ）に示すように、表示部３０に
は、位置情報、しきい値情報等の各種の情報が数字、文
字等のキャラクタで表示される。また、図５（ｂ）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）６
２ｂが内蔵される。

【００５９】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。

【００６０】本実施例の光電スイッチ１においては、上
記のように、図１の選択／決定／設定スイッチ４０の選
択操作により表示部３０に表示させる情報の種類を切り
換えることができる。例えば、選択／決定／設定スイッ
チ４０を押して離すごとに、表示部３０の表示内容が位
置情報、しきい値情報、検出情報、安定性情報、最大位
置情報、最小位置情報、エラー情報等の順に切り換えら
れる。

【００６１】また、選択／決定／設定スイッチ４０の設
定操作により上記の位置信号に基づいて生成されかつ調
整可能な値を設定値として設定することができる。この
場合、設定値は表示部３０に表示されるとともに、設定
操作の所定時間後にメモリ８８に記憶される。

【００６２】図６、図７および図８は選択／決定／設定
スイッチ４０の設定操作の具体例を示す図である。図６
（ｃ）、図７（ｃ）および図８（ｂ）では、選択／決定
／設定スイッチ４０を押している状態をハイレベルで示
し、選択／決定／設定スイッチ４０を押していない状態
をローレベルで示している。

【００６３】第１の方法として、図６（ａ）に示すよう
に、移動する検出対象物５００に基づいてしきい値の設
定を行う場合には、図６（ｃ）に示すように、選択／決
定／設定スイッチ４０を所定時間（図６の例では３秒
間）以上押し続けた後、選択／決定／設定スイッチ４０
から手を離す。これにより、図６（ｂ）に示すように、
選択／決定／設定スイッチ４０を押している期間におい
て受光信号Ｎ，Ｆを用いて算出された位置信号｛（Ｎ−
Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝の最大値と最小値との中間の値がし
きい値ｔｈとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値ｔｈが表示部３０に表示される。

【００６４】第２の方法として、静止した検出対象物５
００に基づいてしきい値の設定を行う場合には、図７
（ａ），（ｃ）に示すように、まず背景物体５０１の前
に検出対象物５００がない状態で選択／決定／設定スイ
ッチ４０を短く押した後、選択／決定／設定スイッチ４
０から手を離し、次に背景物体５０１の前に検出対象物
５００を置いた状態で選択／決定／設定スイッチ４０を
再度短く押した後、選択／決定／設定スイッチ４０から
手を離す。これにより、図７（ｂ）に示すように、上記
の２つの状態での受光信号Ｎ，Ｆを用いて算出される位
置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝の値の中間の値がし
きい値ｔｈとして自動的に設定される。このようにして
設定されたしきい値ｔｈが表示部３０に表示される。

【００６５】第３の方法として、所定の位置に存在する
検出対象物５００に基づいてしきい値の設定を行う場合
には、図８（ａ）に示すように、まず背景物体５０１の
前に検出対象物５００がない状態で選択／決定／設定ス
イッチ４０を短く押した後、選択／決定／設定スイッチ
４０から手を離し、次に検出対象物５００を所定の位置
に置いた状態で選択／決定／設定スイッチ４０を所定時
間（図８の例では３秒間）以上押した後、選択／決定／
設定スイッチ４０から手を離す。これにより、検出対象
物５００を所定の位置に置いた状態での受光信号Ｎ，Ｆ
を用いて算出された位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋
Ｆ）｝の値がしきい値ｔｈとして自動的に設定される。
このようにして設定されたしきい値ｔｈが表示部３０に
表示される。

【００６６】また、図１の調整スイッチ５０の操作によ
り表示部３０に表示された情報の値を調整することがで
きる。例えば、表示部３０にしきい値情報が表示されて
いる場合には、一方の調整スイッチ５０を押すと、しき
い値情報の値が増加し、他方の調整スイッチ５０を押す
と、しきい値情報の値が減少する。

【００６７】さらに、調整スイッチ５０の操作により表
示部３０に表示させる情報を位置情報としきい値情報と
で切り換えることができる。例えば、表示部３０に位置
情報の値が表示されている状態において、調整スイッチ
５０のいずれかを短く押すと、それまでに設定されてい
るしきい値情報の値が表示部３０に表示され、続けて調
整スイッチ５０のいずれかを短く押すと、表示部３０に
表示されるしきい値情報の値が１ずつ変化する。これに
伴って、メモリ８８に記憶されるしきい値も自動的に更
新される。また、しきい値の調整後、所定時間調整スイ
ッチ５０の操作を行わなければ表示部３０の表示が自動
的に位置情報に切り換わる。

【００６８】また、図１の選択／決定／設定スイッチ４
０の決定操作により表示部３０に表示された情報の値を
新たな設定値として決定することができる。例えば、表
示部３０にしきい値情報の値が表示されている場合に、
選択／決定／設定スイッチ４０を所定時間以上押し続け
ると、表示部３０に表示されたしきい値情報の値が新た
なしきい値としてメモリ８８に記憶される。

【００６９】なお、本実施例の光電スイッチ１において
は、表示部３０に表示された情報の値を調整スイッチ５
０を用いて調整した後、選択／決定／設定スイッチ４０
を用いて決定操作を行うことにより表示部３０に表示さ
れた情報の値が新たな設定値としてメモリ８８に記憶さ
れるが、表示部３０に表示された値を調整スイッチ５０
を用いて調整した場合、調整後の値がメモリ８８に自動
的に記憶されるように構成してもよい。

【００７０】図９は図１の光電スイッチ１の使用状態を
示す模式図である。図９においては、図１の選択／決定
／設定スイッチ４０の選択操作により表示部３０に位置
情報が表示されているものとする。また、しきい値情報
の値により表される設定位置ＳＴは「５００」であるも
のとする。

【００７１】図９（ａ）に示すように、検出対象物５０
０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、検出表示用ＬＥＤ６２ａが
点灯し、かつ安定性表示用ＬＥＤ６２ｂが点灯する。こ
のとき、表示部３０に表示される位置情報の値は「１０
０」となっている。それにより、ユーザは検出対象物５
００が検出領域Ｄ０の端部Ｐ１から「１００」離れかつ
設定位置ＳＴから「４００」離れた位置に存在すること
を認識することができる。

【００７２】図９（ｂ）に示すように、検出対象物５０
０が検出領域Ｄ０の検出可能範囲Ｄ１内で設定位置ＳＴ
に近い位置に存在する場合には、検出表示用ＬＥＤ６２
ａが点灯し、安定性表示用ＬＥＤ６２ｂは消灯する。こ
のとき、表示部３０に表示される位置情報の値は「３０
０」となっている。それにより、ユーザは検出対象物５
００が設定位置ＳＴから「２００」離れた位置に存在す
ることを認識することができる。

【００７３】図９（ｃ）に示すように、検出対象物５０
０が検出領域Ｄ０の設定位置ＳＴに存在する場合には、
検出表示用ＬＥＤ６２ａが点灯し、安定性表示用ＬＥＤ
６２ｂは消灯する。このとき、表示部３０に表示される
位置情報の値は「５００」となっている。それにより、
ユーザは、検出対象物５００が設定位置ＳＴに存在する
ことを認識することができる。

【００７４】図９（ｄ）に示すように、検出対象物５０
０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、検出表示用ＬＥＤ６２ａ
が消灯し、安定性表示用ＬＥＤ６２ｂも消灯する。この
とき、表示部３０に表示される位置情報の値は「７０
０」となっている。それにより、ユーザは、検出対象物
５００が設定位置ＳＴから「２００」離れた位置に存在
することを認識することができる。

【００７５】図９（ｅ）に示すように、検出対象物５０
０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、検出表示用ＬＥＤ６２ａが消
灯し、安定性表示用ＬＥＤ６２ｂは点灯する。このと
き、表示部３０に表示される位置情報の値は「９００」
となっている。それにより、ユーザは検出対象物５００
が検出領域Ｄ０の端部Ｐ２から「１００」離れかつ設定
位置ＳＴから「４００」離れた位置に存在することを認
識することができる。

【００７６】このように、ユーザは、検出領域Ｄ０内で
の検出対象物５００の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置ＳＴに対する検
出対象物５００の相対的な位置関係および検出領域Ｄ０
の端部Ｐ１，Ｐ２に対する検出対象物５００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。

【００７７】図１０は図１の光電スイッチ１の使用例を
示す模式図である。図１０（ａ）の例では、表示部３０
に表示される位置情報の値は「９５０」となっている。
したがって、ユーザは検出対象物５００の位置および設
定位置ＳＴをこれ以上光電スイッチ１から離すことがで
きないことを認識することができる。

【００７８】図１０（ｂ）の例では、表示部３０により
現在設定されているしきい値情報の値が「５００」であ
ることがわかる。この場合、設定位置ＳＴと検出対象物
５００の位置との間の余裕度を上げるためには、表示部
３０に表示されるしきい値情報の値を調整スイッチ５０
を用いて「５００」から「５５０」に調整すればよいこ
とがわかる。

【００７９】図１０（ｃ）の例では、表示部３０にしき
い値情報を表示させることにより現在のしきい値情報の
値が「５００」に設定されていることがわかり、表示部
３０に位置情報を表示させることにより、検出対象物５
００の位置情報の値が「４９０」であることがわかる。
したがって、ユーザは、設定位置ＳＴと検出対象物５０
０との間の余裕度が少なく、検出対象物５００が光電ス
イッチ１からこれ以上離れると検出対象物５００を検出
することができなくなることを認識することができる。

【００８０】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に位置情報およびしきい値情報
を表示させることができるので、検出領域Ｄ０内におけ
る検出対象物５００の絶対的な位置を容易かつ正確に認
識することができるとともに、設定位置ＳＴおよび検出
領域Ｄ０の端部Ｐ１，Ｐ２に対する検出対象物５００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。したがって、調整スイッチ５０を用いて検出領域Ｄ
０内での設定位置Ｐ１を正確かつ容易に調整することが
でき、または検出領域Ｄ０内における検出対象物５００
の位置を正確かつ容易に調整することができる。

【００８１】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１１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
１の例では、検出領域Ｄ０内の検出可能範囲Ｄ１内の検
出対象物５００を検出することができる。

【００８２】また、上記実施例の光電スイッチ１におい
ては、位置情報およびしきい値情報が検出領域Ｄ０にお
いて光電スイッチ１に最も近い側の端部Ｐ１を原点とし
て検出領域Ｄ０内の検出対象物の位置および設定位置Ｓ
Ｔをそれぞれ表しているが、位置情報およびしきい値情
報が検出領域Ｄ０において光電スイッチ１から最も離れ
た側の端部Ｐ２を原点として検出領域Ｄ０内の検出対象
物の位置および設定位置ＳＴをそれぞれ表してもよい。

【００８３】さらに、上記実施例の光電スイッチ１にお
いては、位置信号を｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝により
求めているが、位置信号をＮ／Ｆにより求めてもよい。

【００８４】ところで、光電スイッチ１から検出対象物
までの距離が変化すると、ＰＳＤ２４の受光面上での光
スポットの位置が変化する。例えば、図４において、検
出対象物が検出領域Ｄ０内で光電スイッチ１に最も近い
端部Ｐ１に近づく方向に移動すると、ＰＳＤ２４の受光
面上で光スポットが一端部ｅ１に近づく方向に移動し、
検出対象物が検出領域Ｄ０内で光電スイッチ１から最も
離れた端部Ｐ２に近づく方向に移動すると、ＰＳＤ２４
の受光面上で光スポットが他端部ｅ２に近づく方向に移
動する。

【００８５】この場合、光電スイッチ１から検出対象物
までの距離が短くなる程、検出対象物の移動量に対する
ＰＳＤ２４の受光面上での光スポットの移動量の割合が
大きくなり、逆に、光電スイッチ１から検出対象物まで
の距離が長くなる程、検出対象物の移動量に対するＰＳ
Ｄ２４の受光面上での光スポットの移動量の割合が小さ
くなる。すなわち、検出対象物の移動量とＰＳＤ２４の
受光面上での光スポットの移動量との関係が線形になら
ない。

【００８６】そのため、ＰＳＤ２４の受光面上での光ス
ポットの位置とＰＳＤ２４から出力される受光信号Ｎ，
Ｆの値との関係が線形であると、光電スイッチ１から検
出対象物までの距離と位置信号との関係が線形にならな
い。光電スイッチ１に近い位置では、検出対象物の位置
の変化量に対する位置信号の変化量の割合が大きくな
り、光電スイッチ１から遠い位置では、検出対象物の位
置の変化量に対する位置信号の変化量の割合が小さくな
る。すなわち、光電スイッチ１から検出対象物までの距
離が短くなる程、光電スイッチ１における距離分解能が
大きくなり、逆に、光電スイッチ１から検出対象物まで
の距離が長くなる程、光電スイッチ１における距離分解
能が大きくなる。ここで、距離分解能とは、検出可能な
最小の変化量をいう。

【００８７】距離分解能を向上させるためには、投光レ
ンズと受光レンズとの間の距離を大きくし、あるいはＰ
ＳＤのサイズを大きくすることが必要となる。しかしな
がら、その場合、光電スイッチが大型化する。

【００８８】そこで、上記実施例の光電スイッチ１のＰ
ＳＤ２４として以下に示す非線形ＰＳＤを用いることに
より、検出領域Ｄ０内での検出対象物の位置と位置信号
の値との関係をほぼ線形にすることができる。

【００８９】以下、ＰＳＤ２４の受光面上において、光
電スイッチ１に最も近い検出領域Ｄ０の端部Ｐ１からの
光が入射する一端部ｅ１を近距離側の端部と呼び、光電
スイッチ１から最も離れた検出領域Ｄ０の端部Ｐ２から
の光が入射する他端部ｅ２を遠距離側の端部と呼ぶ。

【００９０】図１２は図１〜図３の光電スイッチ１に用
いられる非線形ＰＳＤの一例を示す平面図、図１３は図
１２の非線形ＰＳＤにおけるＡ−Ａ線断面図、図１４は
図１２の非線形ＰＳＤにおけるＢ−Ｂ線断面図である。

【００９１】図１３および図１４に示すように、非線形
ＰＳＤは、低濃度ｎ型Ｓｉからなる半導体基板１０１を
備える。半導体基板１０１の裏面には、高濃度ｎ型Ｓｉ
からなる裏面側ｎ型半導体層１０２が形成されている。
図１２に示すように、半導体基板１０１は長方形状をな
している。

【００９２】以下、半導体基板１０１の長辺に平行な方
向を長手方向と呼び、短辺に平行な方向を幅方向と呼
び、長手方向および幅方向に垂直な方向を厚さ方向と呼
ぶ。

【００９３】半導体基板１０１の表面の外周部には、外
枠半導体層１３１が形成されている。外枠半導体層１３
１は高濃度ｎ型Ｓｉからなり、半導体基板１０１の表面
から厚み方向に所定の深さの位置まで延びている。

【００９４】半導体基板１０１内の外枠半導体層１３１
の内側の両端部には、一対の高濃度信号取り出し用半導
体層１１２，１１３が形成されている。この高濃度信号
取り出し用半導体層１１２，１１３は高濃度ｐ型Ｓｉか
らなり、半導体基板１０１の表面から所定の深さの位置
まで延びている。

【００９５】また、半導体基板１０１内には、長手方向
に延びるように基幹導電層１０３が形成されている。基
幹導電層１０３は、複数の抵抗領域１０３ａからなる。
各抵抗領域１０３ａの表面は台形状をなし、台形の上底
および下底は幅方向に平行となっている。基幹導電層１
０３は、ｐ型Ｓｉからなり、半導体基板１０１よりも低
い抵抗率を有する。この基幹導電層１０３の幅方向の長
さは、高濃度信号取り出し用半導体層１１２から高濃度
信号取り出し用半導体層１１３に向かうに従って大きく
なっている。基幹導電層１０３の両端は、それぞれ高濃
度信号取り出し用半導体層１１２，１１３に連続してい
る。

【００９６】基幹導電層１０３から受光面に沿って複数
の分枝導電層１０４が形成されている。分枝導電層１０
４は、高濃度ｐ型Ｓｉからなる。分枝導電層１０４の抵
抗率は基幹導電層１０３の抵抗率よりも低い。これらの
複数の分枝導電層１０４は半導体基板１０１内に形成さ
れ、複数の抵抗領域１０３ａ間から幅方向に延びてい
る。分枝導電層１０４は、半導体基板１０１の表面から
厚み方向に基幹導電層１０３の深さよりも深い位置まで
延びている。

【００９７】また、半導体基板１０１内には、分枝導電
層隔離用半導体層１０５が形成されている。分枝導電層
隔離用半導体層１０５は、高濃度ｎ型Ｓｉからなる。こ
の分枝導電層隔離用半導体層１０５は、外枠半導体層１
３１の一方の長辺の内側から幅方向に延びた複数のｎ型
の分枝領域１０５ａからなる。各分枝領域１０５ａは、
半導体基板１０１の表面から厚み方向に所定深さの位置
まで延びている。複数の分枝領域１０５ａは、分枝導電
層１０４間に設けられ、分枝導電層１０４を電気的に隔
離している。

【００９８】半導体基板１０１の表面には、パッシベー
ション膜１０６が設けられている。図１２には、パッシ
ベーション膜１０６は描かれていない。パッシベーショ
ン膜１０６はＳｉＯ₂ からなる。

【００９９】高濃度信号取り出し用半導体層１１２，１
１３の上方におけるパッシベーション膜１０６上には、
基幹導電層１０３の両端からの出力電流を取り出すため
の一対の信号取り出し電極１１０，１１１がそれぞれ形
成されている。信号取り出し電極１１０，１１１は、パ
ッシベーション膜１０６の信号取り出し電極用の一対の
開口をそれぞれ介して高濃度信号取り出し用半導体層１
１２，１１３にオーミック接触している。

【０１００】外枠半導体層１３１上には、パッシベーシ
ョン膜１０６の外枠電極用の開口を介して外枠電極１３
０が形成されている。外枠電極１３０は、外枠半導体層
１３１とオーミック接触している。裏面側ｎ型半導体層
１０２の下面には、下面電極１４０が形成されている。
下面電極１４０は、裏面側ｎ型半導体層１０２とオーミ
ック接触している。

【０１０１】分枝導電層１０４および半導体基板１０１
から構成されるｐｎ接合ダイオードに逆バイアスがかか
るように、一対の信号取り出し電極１１０，１１１と下
面電極１４０との間に電圧を印加する。この状態で、分
枝導電層１０４が形成された受光面に光が入射すると、
この入射光に応じて非線形ＰＳＤ内部で正孔電子対（電
荷）が発生し、拡散および内部電界に従って一方の電荷
は分枝導電層１０４内に流れ込む。この電荷は、分枝導
電層１０４内を移動して基幹導電層１０３の所定の抵抗
領域１０３ａに流れ込み、その抵抗領域１０３ａの長さ
方向の位置に応じて電荷が分配され、分配された電荷は
それぞれ基幹導電層１０３の両端を介して信号取り出し
電極１１０，１１１から取り出される。

【０１０２】信号取り出し電極１１０側の端部の分枝導
電層１０４が遠距離側の端部（図３の端部ｅ２に相当す
る）となり、信号取り出し電極１１１側の端部の分枝導
電層１０４が近距離側の端部（図３の端部ｅ１に相当す
る）となるように、非線形ＰＳＤを配置する。それによ
り、信号取り出し電極１１０から受光信号Ｆが取り出さ
れ、信号取り出し電極１１１から受光信号Ｎが取り出さ
れる。

【０１０３】図１２〜図１４の非線形ＰＳＤにおいて
は、基幹導電層１０３の抵抗領域１０３ａの幅が遠距離
側の端部から近距離側の端部に向かって広くなっている
ため、遠距離側の端部に近づくにしたがって光スポット
の位置の変化量に対する受光信号Ｎ，Ｆの変化量の割合
が大きくなり、近距離側の端部に近づくにしたがって光
スポットの位置の変化量に対する受光信号Ｎ，Ｆの変化
量の割合が小さくなる。

【０１０４】図１５は図１２〜図１４の非線形ＰＳＤお
よび線形ＰＳＤにおける光の入射位置と相対電流出力と
の関係を示す図である。図１５の横軸は、ＰＳＤの受光
面上への光の入射位置を遠距離側の端部からの距離で示
している。

【０１０５】相対電流出力は、受光信号Ｎ，Ｆの電流値
の合計に対する各受光信号ＮおよびＦの電流値の割合で
あり、Ｎ／（Ｎ＋Ｆ）およびＦ／（Ｎ＋Ｆ）で表され
る。図１５において、Ａ１は非線形ＰＳＤにおける相対
電流出力Ｎ／（Ｎ＋Ｆ）を表し、Ａ２は非線形ＰＳＤに
おける相対電流出力Ｆ／（Ｎ＋Ｆ）を表す。また、Ｂ１
は線形ＰＳＤにおける相対電流出力Ｎ／（Ｎ＋Ｆ）を表
し、Ｂ２は線形ＰＳＤにおける相対電流出力Ｆ／（Ｎ＋
Ｆ）を表す。

【０１０６】図１５に示すように、線形ＰＳＤにおいて
は、光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が遠距離側から近距離側まで一定となってい
る。これに対して、非線形ＰＳＤにおいては、遠距離側
での光の入射位置の変化量に対する相対電流出力の変化
量の割合が、近距離側での光の入射位置の変化量に対す
る相対電流出力の変化量の割合に比べて大きくなってい
る。

【０１０７】すなわち、線形ＰＳＤにおいては、受光面
での光の入射位置と相対電流出力とが線形の関係を有す
るのに対して、非線形ＰＳＤにおいては、受光面での光
の入射位置と相対電流出力とが非線形の関係を有する。

【０１０８】ここで、実際に図１〜図３の光電スイッチ
１に図１２〜図１４の非線形ＰＳＤおよび線形ＰＳＤを
用いて距離分解能を測定した。

【０１０９】図１６は非線形ＰＳＤおよび線形ＰＳＤを
用いた場合の検出対象物までの距離と距離分解能との関
係を示す図である。

【０１１０】図１６に示すように、線形ＰＳＤを用いた
場合には、距離２５０ｍｍの遠距離側での距離分解能が
１５ｍｍ以上となっている。これに対して、非線形ＰＳ
Ｄを用いた場合には、距離２５０ｍｍの遠距離側での距
離分解能が１０ｍｍ以下に改善されている。遠距離側で
の距離分解能は大きいため、この改善の効果は光電スイ
ッチ１の性能の向上に大きく寄与する。

【０１１１】なお、近距離側では、非線形ＰＳＤを用い
た場合に距離分解能が線形ＰＳＤを用いた場合に比べて
僅かに大きくなっているが、近距離側での距離分解能は
十分に小さいため、実用上問題にならない。

【０１１２】次に、図１〜図３の光電スイッチ１に図１
２〜図１４の非線形ＰＳＤおよび線形ＰＳＤを用いて検
出対象物までの距離と位置信号の値との関係を測定し
た。

【０１１３】図１７は非線形ＰＳＤおよび線形ＰＳＤを
用いた場合における検出対象物までの距離と位置信号の
値との関係を示す図である。ここでは、位置信号をＮ／
Ｆにより求めている。

【０１１４】図１７に示すように、線形ＰＳＤを用いた
場合には、検出対象物までの距離と位置信号Ｎ／Ｆとの
非直線性が大きくなっている。これに対して、非線形Ｐ
ＳＤを用いた場合には、検出対象物までの距離と位置信
号Ｎ／Ｆとの非直線性が改善されている。

【０１１５】上記の結果から、図１２〜図１４の非線形
ＰＳＤを用いることにより、光学系を大型化することな
く、遠距離側での距離分解能を改善することができると
ともに、検出対象物までの距離と位置信号の値との関係
をほぼ線形とすることができることがわかる。それによ
り、検出領域Ｄ０内での検出対象物の位置を位置情報に
よりほぼ正確に表すことができる。したがって、ユーザ
は、位置情報により検出領域Ｄ０内での検出対象物の位
置をほぼ正確に認識することができる。

【０１１６】図１８は非線形ＰＳＤの他の例を示す模式
的断面図である。図１８において、平板状Ｓｉ基板から
なるＩ層２０１の表面にＰ層２０２が形成され、裏面に
Ｎ層２０３が形成されている。本例では、Ｐ層２０２が
抵抗層となる。

【０１１７】Ｐ層２０２の厚さは、一端部から他端部へ
向かって漸次増加している。Ｐ層２０２上の一端部に第
１の電極２０４が設けられ、Ｐ層２０２上の他端部に第
２の電極２０５が設けられている。また、Ｎ層２０３の
裏面には共通電極２０６が設けられている。Ｐ層２０２
の表面が受光面となる。

【０１１８】非線形ＰＳＤの受光面に入射した光は内部
で光電変換され、電流Ｉ１，Ｉ２としてそれぞれ第１お
よび第２の電極２０４，２０５から出力される。

【０１１９】Ｐ層２０２の表面において、第１の電極２
０４側が遠距離側の端部（図４の端部ｅ２に相当する）
となり、第２の電極２０５側が近距離側の端部（図４の
端部ｅ１に相当する）となるように、非線形ＰＳＤを配
置する。それにより、第１の電極２０４から受光信号Ｆ
が取り出され、第２の電極２０５から受光信号Ｎが取り
出される。

【０１２０】図１８の非線形ＰＳＤにおいては、Ｐ層２
０２の厚さが遠距離側の端部から近距離側の端部に向か
って厚くなっているため、遠距離側の端部に近づくにつ
れて光スポットの位置の変化量に対する受光信号Ｎ，Ｆ
の変化量の割合が大きくなり、近距離側の端部に近づく
にしたがって光スポットの位置の変化量に対する受光信
号Ｎ，Ｆの変化量の割合が小さくなる。

【０１２１】上記実施例の光電スイッチ１において、図
１８の非線形ＰＳＤを用いてもよい。この場合にも、光
学系を大型化することなく、遠距離側での距離分解能を
改善することができるとともに、検出対象物までの距離
と位置信号の値との関係をほぼ線形とすることができ
る。それにより、検出領域Ｄ０内での検出対象物の位置
を位置情報によりほぼ正確に表すことができる。したが
って、ユーザは、位置情報により検出領域Ｄ０内での検
出対象物の位置をほぼ正確に認識することができる。

【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
スイッチを一方向から見た外観斜視図である。

【図２】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。

【図３】図１の光電スイッチの構成を示すブロック図で
ある。

【図４】位置情報およびしきい値情報を説明するための
模式図である。

【図５】図１の光電スイッチにおける表示部および表示
灯を示す図である。

【図６】図１の光電スイッチにおける選択／決定／設定
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。

【図７】図１の光電スイッチにおける選択／決定／設定
スイッチによる設定操作の具体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選択／決定／設定
スイッチによる設定操作の具体例を示す模式図である。

【図９】図１の光電スイッチの使用状態を示す模式図で
ある。

【図１０】図１の光電スイッチの使用例を示す模式図で
ある。

【図１１】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１２】図１〜図３の光電スイッチに用いられる非線
形ＰＳＤの一例を示す平面図である。

【図１３】図１２の非線形ＰＳＤのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図１４】図１２の非線形ＰＳＤのＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図１５】非線形ＰＳＤおよび線形ＰＳＤにおける受光
面への光の入射位置と相対電流出力との関係を示す図で
ある。

【図１６】図１〜図３の光電スイッチに非線形ＰＳＤお
よび線形ＰＳＤを用いた場合の検出対象物までの距離と
距離分解能との関係を示す図である。

【図１７】図１〜図３の光電スイッチに非線形ＰＳＤお
よび線形ＰＳＤを用いた場合の検出対象物までの距離と
位置信号の値との関係を示す図である。

【図１８】図１の光電スイッチに用いられる非線形ＰＳ
Ｄの他の例を示す模式的断面図である。

【図１９】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２０】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２１】従来の光電スイッチにおけるしきい値の設定
方法を説明するための模式図である。

【図２２】従来の光電スイッチの使用状態を示す模式図
である。

【符号の説明】

１光電スイッチ１０ケーシング２０投受光部２１投光レンズ２２ＬＥＤ２３受光レンズ２４ＰＳＤ３０表示部４０選択／決定／設定スイッチ５０調整スイッチ６０表示灯６２ａ検出表示用ＬＥＤ６２ｂ安定性表示用ＬＥＤ７０出力ケーブル５００検出対象物Ｄ０検出領域Ｄ１検出可能範囲Ｄ２非検出範囲

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 31/16 Ｈ０１Ｌ 27/14 ＫＦターム(参考） 2F065 AA02 FF09 GG07 JJ16 QQ23 QQ25 SS12 UU02 2F112 AA06 BA02 BA06 CA03 DA26 FA03 FA50 GA05 4M118 AA10 AB03 BA01 CA03 GA03 GD03 GD07 5G055 AA02 AA03 AB03 AC01 AD01 AD04 AD12 AD29 AE01 AE25 AG21

Claims

【特許請求の範囲】

【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位置検出素子と、前記検出領域における物体の位置を前記位置検出素子の
出力信号から算出して位置情報として出力する位置情報
算出手段と、前記位置情報算出手段から出力された位置情報を数値で
表示する位置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。
【請求項２】前記位置情報は、前記検出領域において
前記発光手段に最も近い側または最も遠い側の端部の位
置を基準として前記検出領域内の物体の位置を表すこと
を特徴とする請求項１記載の光電スイッチ。
【請求項３】前記検出領域において検出可能範囲と非
検出範囲との境界部の位置を定めるためのしきい値を設
定するためのしきい値設定手段と、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値を前記
位置情報算出手段により算出される位置情報に対応する
しきい値情報で表示するしきい値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２記載の光電スイッ
チ。
【請求項４】前記位置情報表示手段および前記しきい
値情報表示手段は、前記位置情報または前記しきい値情
報を切り換え表示可能な共通の表示部により構成され、前記表示部に表示させる情報を選択するための選択手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の光電ス
イッチ。
【請求項５】前記位置検出素子の出力信号および前記
しきい値設定手段により設定されたしきい値から前記検
出領域の前記検出可能範囲内の物体の有無を検出する検
出処理を行う処理手段と、前記処理手段の検出状態に関する情報を表示する検出状
態表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３ま
たは４記載の光電スイッチ。
【請求項６】前記位置検出素子は、前記検出領域にお
いて前記発光手段に最も近い側の端部からの帰還光を受
ける一端部および最も遠い側の端部からの帰還光を受け
る他端部を有する受光面を備え、帰還光の入射位置の変
化量に対する出力信号の変化量の割合が前記受光面の前
記一端部から前記他端部へ近づくにしたがって増加する
特性を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の光電スイッチ。