JP2544733B2 - Photoelectric switch - Google Patents

Photoelectric switch

Info

Publication number
JP2544733B2
JP2544733B2 JP62041006A JP4100687A JP2544733B2 JP 2544733 B2 JP2544733 B2 JP 2544733B2 JP 62041006 A JP62041006 A JP 62041006A JP 4100687 A JP4100687 A JP 4100687A JP 2544733 B2 JP2544733 B2 JP 2544733B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
output
detected
focused spot
divided
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62041006A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63206682A (en
Inventor
祥明 神戸
淳之 広野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP62041006A priority Critical patent/JP2544733B2/en
Priority to US07/150,385 priority patent/US4876446A/en
Priority to IT47605/88A priority patent/IT1219426B/en
Priority to DE19883844606 priority patent/DE3844606C2/en
Priority to DE3803529A priority patent/DE3803529A1/en
Publication of JPS63206682A publication Critical patent/JPS63206682A/en
Priority to US07/391,246 priority patent/US4970384A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2544733B2 publication Critical patent/JP2544733B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、FA用の光電スイッチに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric switch for FA.

[背景技術] 従来、FA用の光電スイッチとしては、被検知物体に照
射した光の反射光量をもって物体の有無を検出していた
が、被検知物体の反射率や背景の光による影響で誤動作
が起きるという問題があった。そこで、このような問題
点を解決するものとして、三角測量方式によって被検知
物体までの距離を測定し、その距離が予め設定された検
知距離よりも近いかどうかを判定して物体の有無を検出
するようにしたもの(例えば、特願昭58−14163号)が
あった。第7図は三角測量方式の測距原理を示す概略構
成図であり、発光ダイオード、半導体レーザなどの投光
素子1および投光レンズ2よりなる投光手段3は、被検
知物体Xに光ビームを照射している。一方、投光手段3
の側方に所定距離BLをもって配設された受光レンズ5よ
りなる受光手段6は、第8図に示すように、その光ビー
ムの被検知物体Xによる反射光を集光した集光スポット
Sが位置検出素子たる半導体位置センサ(以下PSDと称
する)7上に結像させるようになっている。ここに、PS
D7の両端出力端子から集光スポットSの位置に対応した
相反する位置検出信号IA,IBが得られるようになってお
り、この位置検出信号IA,IBが入力される判定制御部で
は、位置検出信号IA,IBの比IA/IBあるいはlnIA/IBを演
算して被検知物体Xまでの距離Rに対応する信号を形成
し、この信号を所定の基準電圧と比較することによって
被検知物体Xが検知エリア内に存在するかどうかを判定
して出力回路を制御するようになっている。なお、PSD7
は、表面に光電効果を有する所謂pinフォトダイオード
構造になっており、裏面側にn型層が形成された高抵抗
シリコン基板(i層)の表面に均一なp型抵抗層が設け
られ、p型抵抗層の両端に設けられている一対の出力端
子とn型層に設けられている共通端子との間に集光スポ
ットSの位置に対応する相反した電流よりなる位置検出
信号IA,IBが流れるようになっている。
[Background Art] Conventionally, as a photoelectric switch for FA, the presence or absence of an object is detected by the reflected light amount of the light emitted to the detected object, but malfunction may occur due to the reflectance of the detected object or the influence of background light. I had a problem getting up. Therefore, as a solution to such a problem, the distance to the detected object is measured by a triangulation method, and it is determined whether or not the distance is shorter than a preset detection distance to detect the presence or absence of the object. There was one (for example, Japanese Patent Application No. 58-14163). FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the principle of distance measurement by the triangulation method. A light projecting means 3 including a light projecting element 1 such as a light emitting diode and a semiconductor laser and a light projecting lens 2 forms a light beam on a detected object X. Is irradiating. On the other hand, the light projecting means 3
As shown in FIG. 8, the light receiving means 6 composed of the light receiving lens 5 arranged at a predetermined distance BL on the side of the An image is formed on a semiconductor position sensor (hereinafter referred to as PSD) 7 which is a position detecting element. Where PS
Reciprocal position detection signals I A , I B corresponding to the position of the focused spot S are obtained from the output terminals of both ends of D7, and the determination control unit receives the position detection signals I A , I B. Then, the ratio I A / I B or lnI A / I B of the position detection signals I A and I B is calculated to form a signal corresponding to the distance R to the detected object X, and this signal is set to a predetermined reference voltage. The output circuit is controlled by determining whether or not the detected object X exists in the detection area by comparing with. In addition, PSD7
Has a so-called pin photodiode structure having a photoelectric effect on the surface, and a uniform p-type resistance layer is provided on the surface of a high resistance silicon substrate (i layer) having an n-type layer formed on the back surface side. Position detection signals I A , I composed of opposite currents corresponding to the position of the focused spot S between a pair of output terminals provided at both ends of the mold resistance layer and a common terminal provided in the n-type layer. B is flowing.

しかしながら、このような従来例にあっては、位置検
出素子としてPSD7を用いていたので、コストが高くなる
とともに、PSD7の電極間抵抗が高く(p型抵抗層の抵抗
が数十KΩ〜数百KΩ程度)なっているため、ノイズ発
生源となって位置検出信号IA,IBのS/Nが低下して検出距
離の長距離化が難しくなるという問題があった。
However, in such a conventional example, since the PSD7 is used as the position detection element, the cost becomes high and the interelectrode resistance of the PSD7 is high (the resistance of the p-type resistance layer is several tens of KΩ to several hundreds). Therefore, there is a problem that it becomes a noise generation source and the S / N of the position detection signals I A and I B is lowered to make it difficult to extend the detection distance.

また、他の従来例として、第9図に示すように、位置
検出素子としてPSD7に代えてフォトダイオードペア8a,8
bを用い、位置検出信号IA,IBのS/Nを改善して検出距離
の長距離化を図るようにしたものがあった。第10図
(a)は、フォトダイオード8a,8bの分割ラインを、被
検知物体Xが投光方向に移動した場合における集光スポ
ットSの移動方向Mと直交する方向(投受光軸を含む面
に垂直な方向)に形成したものであり、第10図(b)
は、分割ラインを移動方向Mと斜交する方向に形成した
ものである。第11図は、判定制御手段10の構成例を示す
図であり、分割フォトダイオード8a,8bからそれぞれ出
力される位置検出信号IA,IB出力は、受光回路11a,11bに
よって電圧信号VA,VBに変換された後、それぞれ対数増
幅回路12a,12bにて対数増幅され、この対数増幅された
信号lnVA,lnVBを減算回路13にて減算することにより第
7図に示すように、距離Rに対応した距離信号ln(VA/V
B)が得られるようになっている。比較回路14では、第1
2図に示すように、この距離信号ln(VA/VB)と、予め距
離設定ボリュームVRにて設定された基準電圧Vsとを比較
して被検知物体Xが検知エリアDEに入ったかどうかを判
定して物体検知信号Vxを出力(例えば、距離信号ln(VA
/VB)が基準電圧Vs以下になったときに物体検知信号Vx
を出力)するようになっている。この物体検知信号Vx
は、信号処理回路15によって正常信号かどうかが判定さ
れ、出力回路16を介して出力される。なお、投光素子1
は、ドライブ回路17によって駆動され、発振回路18にて
発生されたクロック信号に同期して発光されるようにな
っている。一方、信号処理回路15では、上記クロック信
号に基いて物体検知信号Vxをサンプリングして正常信号
か否かを判定するようになっている。また、受光回路11
a,11bには、特定周波数のパルス信号のみを通過させ直
流成分をカットするバンドパスフィルタ回路が設けられ
ている。また、上記例では、ln(VA/VB)を演算して距
離信号としているが、VA/VB、(VA−VB)/(VA
VB)、ln((VA−VB)/(VA+VB))を演算して距離信
号とし、被検知物体Xが検知エリア内に存在するかどう
かを判定するように判定制御手段10を形成しても良い。
Further, as another conventional example, as shown in FIG. 9, a photodiode pair 8a, 8a,
In some cases, b is used to improve the S / N of the position detection signals I A and I B to increase the detection distance. FIG. 10 (a) shows a division line of the photodiodes 8a and 8b in a direction orthogonal to the moving direction M of the focused spot S when the detected object X moves in the light projecting direction (a plane including the light projecting / receiving axis). (Direction perpendicular to the direction), and FIG. 10 (b)
Is a division line formed in a direction oblique to the moving direction M. FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the determination control means 10, the position detection signals I A , I B output respectively from the divided photodiodes 8a, 8b are voltage signals V A by the light receiving circuits 11a, 11b. , V B, and then logarithmically amplified by logarithmic amplification circuits 12a and 12b, respectively, and the subtraction circuit 13 subtracts the logarithmically amplified signals lnV A and lnV B , as shown in FIG. , Distance signal ln (V A / V corresponding to distance R
B ) is obtained. In the comparison circuit 14, the first
As shown in FIG. 2, whether or not the detected object X enters the detection area DE by comparing the distance signal ln (V A / V B ) with the reference voltage Vs set in advance by the distance setting volume VR. And outputs the object detection signal Vx (for example, the distance signal ln (V A
/ V B ) becomes the reference voltage Vs or less, the object detection signal Vx
Is output). This object detection signal Vx
Is determined by the signal processing circuit 15 to be a normal signal, and is output via the output circuit 16. The light projecting element 1
Are driven by the drive circuit 17 and emit light in synchronization with the clock signal generated by the oscillator circuit 18. On the other hand, in the signal processing circuit 15, the object detection signal Vx is sampled based on the clock signal to determine whether or not it is a normal signal. In addition, the light receiving circuit 11
Each of a and 11b is provided with a bandpass filter circuit that passes only a pulse signal of a specific frequency and cuts a DC component. In the above example, ln (V A / V B ) is calculated as the distance signal, but V A / V B , (V A −V B ) / (V A +
V B ), ln ((V A −V B ) / (V A + V B )) is calculated as a distance signal, and the determination control means is used to determine whether or not the detected object X exists in the detection area. 10 may be formed.

ところで、上述のように分割フォトダイオード8a,8b
を位置検出素子として用いたものにあっては、受光手段
6による集光スポットSは常にフォトダイオード8a,8b
の分割ライン上に位置させる必要があるが、同図(a)
に示すように分割ラインが直交して設けられている場合
には、被検知物体Xの投光方向の移動によって集光スポ
ットSが一方の分割フォトダイオード8aあるいは8b上に
移動してしまい易く、検出距離範囲をあまり広くするこ
とができないという問題があった。
By the way, as described above, the divided photodiodes 8a, 8b
In the case of using as a position detecting element, the focused spot S by the light receiving means 6 is always the photodiodes 8a, 8b.
It is necessary to position it on the dividing line of, but in the same figure (a)
In the case where the division lines are provided orthogonally to each other as shown in (1), the focused spot S is likely to be moved onto one of the divided photodiodes 8a or 8b due to the movement of the detected object X in the light projecting direction, There is a problem that the detection distance range cannot be made too wide.

一方、同図(b)に示すように、分割フォトダイオー
ド8a,8bの分割ラインを斜めに形成して集光スポットS
の移動方向と斜交させた場合には、集光スポットSの位
置検出可能範囲が広くなって検出距離範囲を広くするこ
とができるが、この方式では、光電スイッチとして使用
する場合において、被検知物体Xが光軸を横切るように
移動した場合に、集光スポットSが第13図(a)〜
(c)に示すように変化し、被検知物体Xまでの距離R
が同一であるにも拘わらず距離信号(lnVA/VB)が大幅
に変化して誤動作が生じるという問題があった。すなわ
ち、被検知物体Xが光軸を横切って移動する場合には、
被検知物体Xにて光ビームの一部が反射される状態にお
いて集光スポットSが欠けた状態になって、実際の距離
Rとは大幅に異なった距離信号が出力されてしまい、誤
動作が発生するという問題があった。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the dividing lines of the divided photodiodes 8a and 8b are formed obliquely to form a focused spot S.
, The position detectable range of the focused spot S becomes wider and the detection distance range can be widened. However, in this method, when the system is used as a photoelectric switch, the detected target range is detected. When the object X moves across the optical axis, the focused spot S is shown in FIG.
The distance R to the detected object X changes as shown in (c).
However, there is a problem in that the distance signal (lnV A / V B ) changes drastically even though the values are the same, resulting in malfunction. That is, when the detected object X moves across the optical axis,
When a part of the light beam is reflected by the object X to be detected, the focused spot S is missing, and a distance signal that is significantly different from the actual distance R is output, resulting in malfunction. There was a problem of doing.

[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、検出距離を長く設定することがで
きるとともに、検出距離範囲を広くすることができ、し
かも被検知物体が光軸を横切る方向に移動する場合にお
ける誤動作を防止できる光電スイッチを提供することに
ある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to be able to set a long detection distance and to widen the detection distance range. An object of the present invention is to provide a photoelectric switch capable of preventing malfunction when a detected object moves in a direction crossing the optical axis.

[発明の開示] (構 成) 本発明は、光ビームの被検知物体に投光する投光手段
と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され光ビー
ムの被検知物体による反射光を集光する受光手段と、受
光手段の結像面に配置され被検知物体が投光方向に移動
した場合における集光スポット移動方向が分割ラインと
斜交するように分割されたフォトダイオードよりなる位
置検出素子と、位置検出素子の各分割フォトダイオード
出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在す
るかどうかを判定して出力回路を制御する判定制御手段
とよりなる光電スイッチにおいて、集光スポットを上記
集光スポット移動方向に直交した方向に引き伸ばすと共
に集光スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より
若干長くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズに
て受光手段の受光レンズを形成し、多数に分割されたフ
ォトダイオードにて位置検出素子を形成し、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときに物体検知信号が出力されないように
する判定制御手段を形成することにより、検出距離を長
く設定することができるとともに、検出距離範囲を広く
することができ、しかも被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができる
ようにするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION (Structure) The present invention relates to a light projecting means for projecting a light beam onto an object to be detected, and a light beam reflected by the object to be detected, which is arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance. And a photodiode arranged on the image plane of the light receiving means and divided so that the movement direction of the focused spot when the detected object moves in the light projecting direction intersects the dividing line. In a photoelectric switch consisting of a position detection element and a judgment control means for controlling an output circuit by judging whether or not a detected object is present in a predetermined detection area based on each divided photodiode output of the position detection element, An anamorphic lens that can be set so that the focused spot is extended in a direction orthogonal to the moving direction of the focused spot and the length of the focused spot is set to be slightly longer than the width of the divided photodiode. Form the light receiving lens of the light receiving means, and form a position detection element with a large number of divided photodiodes.When the divided photodiode output at both ends is larger than the other divided photodiode outputs, the object detection signal is By forming the determination control means for preventing the output, the detection distance can be set long, the detection distance range can be widened, and in the case where the detected object moves in the direction crossing the optical axis. This makes it possible to prevent malfunction.

(実施例1) 第1図〜第5図は本発明一実施例を示すもので、光ビ
ームを被検知物体Xに投光する投光手段3と、投光手段
3の側方に所定距離DLをもって配設され光ビームの被検
知物体Xによる反射光を集光する受光手段6と、受光手
段6の結像面に配置され被検知物体Xが投光方向に移動
した場合における集光スポットSの移動方向Mが分割ラ
インと斜交するように分割されたフォトダイオード8a,8
bよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード8a,8b出力に基いて被検知物体Xが所定の
検知エリア内に存在するかどうかを判定して出力回路16
を制御する判定制御手段10とよりなる従来例(第9図お
よび第10図(b))と同様の光電スイッチにおいて、集
光スポットSを集光スポットSの移動方向Mに直交した
方向(投受光軸を含む平面に垂直な方向)に引き伸ばす
アナモフィックレンズにて受光手段6の受光レンズ5を
形成したものである。なお、アナモフィックレンズは、
レンズの断面方向により曲率が異なり、焦点距離が異な
ったレンズであり、引き伸ばされたライン状の集光スポ
ットSの長さは、分割フォトダイオード8a,8bの幅より
も若干長くなるように設定されている。第2図中におい
て、集光スポットS1,S2,S3は、被検知物体Xが距離R1,R
2,R3に存在する場合の結像位置を示している。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 5 show an embodiment of the present invention, in which a light projecting means 3 for projecting a light beam onto an object X to be detected and a predetermined distance beside the light projecting means 3 are shown. A light receiving unit 6 arranged with DL to collect the reflected light of the light beam from the object X to be detected, and a converging spot when the object X to be detected is placed on the image plane of the light receiving unit 6 and moves in the light projecting direction. The photodiodes 8a, 8 are divided so that the moving direction M of S crosses the dividing line obliquely.
Based on the position detection element composed of b and the outputs of the divided photodiodes 8a and 8b of the position detection element, it is determined whether or not the detected object X exists in a predetermined detection area, and the output circuit 16
In a photoelectric switch similar to the conventional example (FIGS. 9 and 10 (b)) including the determination control means 10 for controlling the light spot, the focused spot S is moved in a direction orthogonal to the moving direction M of the focused spot S (projection). The light receiving lens 5 of the light receiving means 6 is formed by an anamorphic lens that is stretched in a direction perpendicular to a plane including the light receiving axis). The anamorphic lens is
The lenses have different curvatures and focal lengths depending on the cross-sectional direction of the lens, and the length of the extended linear focused spot S is set to be slightly longer than the width of the divided photodiodes 8a and 8b. ing. In FIG. 2, the focused spots S 1 , S 2 , and S 3 are the distances R 1 and R of the detected object X.
2 shows an image forming position when it exists at 2 and R 3 .

以下、実施例の動作について説明する。いま、実施例
にあっては、受光手段6を構成する受光レンズ5として
アナモフィックレンズを用いているので、フォトダイオ
ード8a,8b上には、常にライン状の集光スポットSが形
成され、この集光スポットSは、被検知物体Xの投光方
向の移動に対応して第2図に示すように(S1,S2,S3)M
方向に移動するようになっている。したがって、第10図
(b)に示す従来例と同様に、検出距離を長く設定する
ことができるとともに、検出距離範囲を広くすることが
できる。また、被検知物体Xが光軸を横切る方向に移動
する場合には、第3図(a)〜(c)に示すように、全
体の照度レベルは変化するものの、集光スポットSのラ
イン長方向の照度分布は略一定となるので、両フォトダ
イオード8a,8bから出力される位置検出信号IA,IBの比
(IA/IB)は変化しないことになって、常に正しい距離
信号(例えばlnVA/VB)が得られ、判定制御手段10にお
いて誤った判定制御が行なわれることがなく、被検知物
体Xが光軸を横切るように移動する場合における誤動作
が生じないことになる。なお、第3図(a)(b)は被
検知物体Xにて光ビームの一部が反射されている状態、
第3図(c)は被検知物体Xにて光ビームの全部が反射
されている状態における集光スポットSを示している。
The operation of the embodiment will be described below. Now, in the present embodiment, since the anamorphic lens is used as the light-receiving lens 5 which constitutes the light-receiving means 6, the linear condensed spot S is always formed on the photodiodes 8a and 8b. The light spot S is (S 1 , S 2 , S 3 ) M as shown in FIG. 2 corresponding to the movement of the detected object X in the projection direction.
It is designed to move in the direction. Therefore, similarly to the conventional example shown in FIG. 10 (b), the detection distance can be set long and the detection distance range can be widened. Further, when the detected object X moves in a direction crossing the optical axis, as shown in FIGS. 3A to 3C, although the entire illuminance level is changed, the line length of the focused spot S is changed. Since the illuminance distribution in the direction is substantially constant, the ratio (I A / I B ) of the position detection signals I A and I B output from both photodiodes 8a and 8b does not change, and the correct distance signal is always obtained. (For example, lnV A / V B ) is obtained, erroneous determination control is not performed in the determination control unit 10, and no malfunction occurs when the detected object X moves across the optical axis. . 3A and 3B show a state in which a part of the light beam is reflected by the detected object X,
FIG. 3C shows the focused spot S in a state where the entire light beam is reflected by the detected object X.

さらに第4図に示すように、多数に分割されたフォト
ダイオード8a,8b,8cにて位置検出素子を形成したもので
あり、両端の分割フォトダイオード8a,8cの出力が他の
分割フォトダイオード8bの出力よりも大きいときに物体
検知信号が出力されないように判定制御手段10を形成
し、ライ状集光スポットSのライン長さ方向の照度分布
による誤動作を防止するようにしたものである。
Further, as shown in FIG. 4, the position detecting element is formed by a large number of divided photodiodes 8a, 8b, 8c, and the output of the divided photodiodes 8a, 8c at both ends is the other divided photodiode 8b. The determination control means 10 is formed so that the object detection signal is not output when the output is larger than the output of (1) to prevent malfunction due to the illuminance distribution of the line-shaped focused spot S in the line length direction.

いま、アナモフィックレンズよりなる受光レンズ5に
て集光された集光スポットSが第5図(a)に示すよう
に結像されている場合において、集光スポットSの照度
分布は、ライン長さ方向において略一定になっている。
しかしながら、被検知物体Xが光軸を横切るように移動
する場合において、集光スポットSの照度分布は第5図
(b)〜(d)に示すように変化し、被検知物体Xにて
投光ビームの一部が反射されている状態(投光ビーム中
に入った直後)では、第5図(b)に示すように集光ス
ポットSの一方の端部の照度が若干高くなってしまい、
測距誤差が生じるという問題がある。このような問題が
生じないようにするには、集光スポットSの両端部がフ
ォトダイオード8a〜8cに入射しないようにして中央部分
を利用するようにすれば良いことになるが、有効光束を
多く(光利用効率を良く)しようとしてフォトダイオー
ド8a〜8cの幅と、集光スポットSのライン長さの比を1
に近付けた場合には、集光スポットSの照度分布に起因
する測距誤差が生じて、判定制御手段10が誤動作すると
いう問題が発生する。すなわち、集光スポットSの一方
の端部の照度が高くなると、その分だけフォトダイオー
ド8aから出力される電流が大きくなって位置検出信号IA
に誤差が生じ、IA/IBにも照度分布に起因する誤差成分
が生じることになり、判定制御手段10が誤った距離信号
に基いて被検知物体Xが所定の検知エリア内に存在する
かどうかを判定して物体検知信号を出力してしまうとい
う問題が生じる。ここに、本実施例にあっては、位置検
出信号IAを両端のフォトダイオード8a,8cから出力され
る電流としているので、距離信号IA/IBは被検知物体X
が光軸を横切るように移動する場合において、距離信号
IA/IBは実際の距離Rに対応する値(被検知物体Xにて
投光ビームが全部反射された第5図(d)に示す場合の
値)よりも大きな値となる。この場合、被検知物体Xが
光軸を横切るように移動するときの測距誤差は、常に被
検知物体Xが遠くにあるように誤差を生じることにな
り、所定距離以下を検知エリアとし、被検知物体Xが検
知エリア内に入ったときに物体検知信号を出力するよう
になっている判定制御手段10からは物体検知信号が出力
されず、被検知物体Xが光軸を横切り始めた状態におけ
る誤動作が防止される。なお、被検知物体Xにて投光ビ
ームが全部反射される状態になった場合には、上述のよ
うな測距誤差が生じないことになるので、実施例1と同
様に、正常な距離判定動作が行なわれ被検知物体Xが検
知エリア内に存在すれば、物体検知信号が出力されるこ
とは言うまでもない。
Now, when the focused spot S focused by the light receiving lens 5 made of an anamorphic lens is imaged as shown in FIG. 5A, the illuminance distribution of the focused spot S is line length. It is almost constant in the direction.
However, when the detected object X moves across the optical axis, the illuminance distribution of the focused spot S changes as shown in FIGS. In the state where a part of the light beam is reflected (immediately after entering the light projection beam), the illuminance at one end of the focused spot S becomes slightly higher as shown in FIG. 5 (b). ,
There is a problem that distance measurement error occurs. In order to prevent such a problem from occurring, it suffices that both ends of the focused spot S do not enter the photodiodes 8a to 8c and the central portion is used. The ratio of the width of the photodiodes 8a to 8c to the line length of the focused spot S is set to 1 in order to increase the efficiency (enhance the light utilization efficiency)
When approaching to, there is a problem that a distance measurement error occurs due to the illuminance distribution of the focused spot S, and the determination control means 10 malfunctions. That is, when the illuminance at one end of the focused spot S increases, the current output from the photodiode 8a increases correspondingly, and the position detection signal I A increases.
Error occurs in I A / I B , which causes an error component due to the illuminance distribution, and the determination control means 10 exists the detection target object X in a predetermined detection area based on an erroneous distance signal. There is a problem that it is determined whether or not the object detection signal is output. In this embodiment, since the position detection signal I A is the current output from the photodiodes 8a and 8c at both ends, the distance signal I A / I B is the detected object X.
Distance signal when the object moves across the optical axis
I A / I B becomes a value larger than the value corresponding to the actual distance R (the value in the case shown in FIG. 5D in which the projection beam is totally reflected by the detected object X). In this case, the distance measurement error when the detected object X moves across the optical axis always causes an error such that the detected object X is distant, and the predetermined distance or less is set as the detection area. In a state in which the object detection signal is not output from the determination control means 10 that outputs the object detection signal when the detection object X enters the detection area, the detected object X starts to cross the optical axis. Malfunction is prevented. It should be noted that, when the projected light beam is completely reflected by the object X to be detected, the distance measurement error as described above does not occur. Therefore, as in the first embodiment, the normal distance determination is performed. It is needless to say that the object detection signal is output if the operation is performed and the detected object X exists in the detection area.

(実施例2) 第6図は他の実施例を示すもので、フォトダイオード
8a,8bよりなる位置検出素子の受光面に近接して検知エ
リア変更用のプリズム9を移動自在に配設したものであ
り、従来例における検知エリアを設定する距離調整用ボ
リュームVRを不要とするものである。
(Embodiment 2) FIG. 6 shows another embodiment.
The detection area changing prism 9 is movably arranged in the vicinity of the light receiving surface of the position detecting element composed of 8a and 8b, and the distance adjusting volume VR for setting the detection area in the conventional example is unnecessary. It is a thing.

いま、位置検出素子たるフォトダイオード8a,8bの受
光面に近接して配設されているプリズム9を移動させる
ことによって集光スポットSの結像位置を変更すること
ができ、同一位置の被検知物体Xに対する距離信号IA/I
Bを変化させることができるようになっているので、比
較回路14の基準電圧Vsを一定値に固定してプリズム9の
位置調整を行うだけで検知エリアの設定ができるように
なっている。したがって、従来例のように、受光手段6
の位置決めを高精度に行い、基準電圧Vsを調整すること
により検知エリアを設定していた場合に比較して検知エ
リアの設定作業が簡略化され、組み立てが容易になって
コストが安くなるという効果がある。
Now, by moving the prism 9 arranged close to the light receiving surfaces of the photodiodes 8a and 8b, which are position detecting elements, the image forming position of the focused spot S can be changed, and the detected object at the same position can be detected. Distance signal I A / I for object X
Since B can be changed, the detection area can be set only by fixing the reference voltage Vs of the comparison circuit 14 to a constant value and adjusting the position of the prism 9. Therefore, as in the conventional example, the light receiving means 6
The positioning area is set with high accuracy and the detection area is set by adjusting the reference voltage Vs, which simplifies the work of setting the detection area, facilitates assembly, and reduces costs. There is.

[発明の効果] 本発明は上述のように、光ビームを被検知物体に投光
する投光手段と、投光手段の側方に所定距離をもって配
設され光ビームの被検知物体による反射光を集光する受
光手段と、受光手段の結像面に配置され被検知物体が投
光方向に移動した場合における集光スポット移動方向が
分割ラインと斜交するように分割されたフォトダイオー
ドよりなる位置検出素子と、位置検出素子の各分割フォ
トダイオード出力に基いて被検知物体が所定の検知エリ
ア内に存在するかどうかを判定して出力回路を制御する
判定制御手段とよりなる光電スイッチにおいて、集光ス
ポットを上記集光スポット移動方向に直交した方向に引
き伸ばすと共に集光スポットの長さを分割フォトダイオ
ードの幅より若干長くなる程度に設定可能なアナモフィ
ックレンズにて受光手段の受光レンズを形成し、多数に
分割されたフォトダイオードにて位置検出素子を形成
し、両端の分割フォトダイオード出力が他の分割フォト
ダイオード出力よりも大きいときに物体検知信号が出力
されないようにする判定制御手段を形成したものであ
り、位置検出素子を内部抵抗の低いフォトダイオードを
用いて形成しているので、位置検出信号のS/Nが高くな
って検出距離を長く設定することができると共に、集光
スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より若干長
くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズを用いた
ことで、分割フォトダイオード上の光の密度が高くな
り、これに伴い分割フォトダイオードに発生する受光電
流が大きくなり、測定できる距離を長くとることがで
き、また、フォトダイオードの分割ラインの方向を集光
スポットの移動方向と斜交させているので、検出距離範
囲を広くすることができ、しかも、受光手段の受光レン
ズをアナモフィックレンズにて形成し、集光スポットを
引き伸ばしているので、被検知物体が光軸を横切る方向
に移動する場合における誤動作を防止することができ
る。即ち、受光レンズとしてアナモフィックレンズを用
いて集光スポットを引き伸ばすことにより、被検知物体
が光軸を横切る方向に移動する場合は、集光スポットの
ライン長方向の照度分布は略一定となる。従って、両フ
ォトダイオードから出力される位置検出信号の比は変化
しないこととなって、常に正しい距離信号が得られ、判
定制御手段において誤った判定制御が行われることがな
く、被検知物体が光軸を横切るように移動する場合にお
ける誤動作を防止できる。しかも、被検知物体が光軸を
横切る方向に移動する場合は、被検知物体にて投光ビー
ムの一部が反射されている状態(投光ビームの中に入っ
た直後)で、集光スポットの一方の端部の照度が若干高
くなることがあるが、このような場合でも、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときには判定制御手段からは物体検知信号
が出力されないので、被検知物体が光軸を横切り始めた
状態における誤動作を防止できるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a light projecting means for projecting a light beam onto an object to be detected, and a light beam reflected by the object to be detected, which is arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance. And a photodiode arranged on the image plane of the light receiving means and divided so that the movement direction of the focused spot when the detected object moves in the light projecting direction intersects the dividing line. In a photoelectric switch consisting of a position detection element and a judgment control means for controlling an output circuit by judging whether or not a detected object is present in a predetermined detection area based on each divided photodiode output of the position detection element, Anamorphic that can be set so that the focused spot is extended in the direction orthogonal to the moving direction of the focused spot and the length of the focused spot is set to be slightly longer than the width of the divided photodiode. The lens forms the light-receiving lens of the light-receiving means, and the photodiodes divided into a large number form the position detection element.When the divided photodiode output at both ends is larger than the other divided photodiode outputs, the object detection signal is Since the position detection element is formed by using a photodiode with a low internal resistance, the S / N of the position detection signal is increased and the detection distance is set longer because the position detection element is formed by using a photodiode with low internal resistance. By using an anamorphic lens that can set the focused spot length to be slightly longer than the split photodiode width, the light density on the split photodiode increases, which The light-receiving current generated in the split photodiode increases, allowing a longer measurable distance. Since the direction of the line is oblique to the moving direction of the focused spot, the detection distance range can be widened, and the receiving lens of the light receiving means is formed by an anamorphic lens to extend the focused spot. Therefore, it is possible to prevent a malfunction when the detected object moves in a direction crossing the optical axis. That is, when an anamorphic lens is used as a light-receiving lens to expand the focused spot, and when the detected object moves in a direction crossing the optical axis, the illuminance distribution of the focused spot in the line length direction becomes substantially constant. Therefore, the ratio of the position detection signals output from both photodiodes does not change, a correct distance signal can always be obtained, and the judgment control means does not perform erroneous judgment control, and the object to be detected is illuminated. It is possible to prevent erroneous operation when moving across the axis. In addition, when the detected object moves in the direction that crosses the optical axis, the focused spot is generated when a part of the projected beam is reflected by the detected object (immediately after entering the projected beam). The illuminance at one end may become slightly higher, but even in such a case, the object detection signal is not output from the determination control means when the split photodiode output at both ends is larger than the other split photodiode outputs. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent a malfunction in the state where the detected object starts to cross the optical axis.

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

第1図は本発明一実施例の概略構成図、第2図および第
3図は同上の構成および動作を示す説明図、第4図は同
上の要部正面図、第5図は同上の動作説明図、第6図は
他の実施例の概略構成図、第7図は従来例の概略構成
図、第8図は同上の要部正面図、第9図は他の従来例の
概略構成図、第10図(a)(b)は同上の要部正面図、
第11図は同上の回路図、第12図および第13図は同上の動
作説明図である。 3は投光手段、5は受光レンズ、6は受光手段、8a〜8c
はフォトダイオード、10は判定制御手段、14は比較回
路、16は出力回路、Xは被検知物体である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory views showing the configuration and operation of the same, FIG. 4 is a front view of relevant parts of the same, and FIG. 5 is operation of the same. Explanatory drawing, FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another embodiment, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional example, FIG. 8 is a front view of a main part of the same, and FIG. 9 is a schematic configuration diagram of another conventional example. , Fig. 10 (a) and (b) are front views of the main part of the above.
FIG. 11 is a circuit diagram of the above, and FIGS. 12 and 13 are operation explanatory diagrams of the same. 3 is a light emitting means, 5 is a light receiving lens, 6 is a light receiving means, and 8a to 8c.
Is a photodiode, 10 is determination control means, 14 is a comparison circuit, 16 is an output circuit, and X is an object to be detected.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ビームを被検知物体に投光する投光手段
と、投光手段の側方に所定距離をもって配設され光ビー
ムの被検知物体による反射光を集光する受光手段と、受
光手段の結像面に配置され被検知物体が投光方向に移動
した場合における集光スポット移動方向が分割ラインと
斜交するように分割されたフォトダイオードよりなる位
置検出素子と、位置検出素子の各分割フォトダイオード
出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在す
るかどうかを判定して出力回路を制御する判定制御手段
とよりなる光電スイッチにおいて、集光スポットを上記
集光スポット移動方向に直交した方向に引き伸ばすと共
に集光スポットの長さを分割フォトダイオードの幅より
若干長くなる程度に設定可能なアナモフィックレンズに
て受光手段の受光レンズを形成し、多数に分割されたフ
ォトダイオードにて位置検出素子を形成し、両端の分割
フォトダイオード出力が他の分割フォトダイオード出力
よりも大きいときに物体検知信号が出力されないように
する判定制御手段を形成したことを特徴とする光電スイ
ッチ。
1. A light projecting means for projecting a light beam onto an object to be detected, and a light receiving means arranged at a side of the light projecting means with a predetermined distance to collect light reflected by the object to be detected. A position detecting element, which is arranged on the image plane of the light receiving means and is divided into photodiodes so that the moving direction of the focused spot when the detected object moves in the light projecting direction intersects the dividing line, and a position detecting element. In the photoelectric switch including a determination control unit that determines whether or not the detected object is present in a predetermined detection area based on the output of each divided photodiode of, and controls the output circuit, Receiving light from the light receiving means with an anamorphic lens that can be stretched in the direction orthogonal to the moving direction and the length of the focused spot can be set to be slightly longer than the width of the split photodiode. Judgment control that prevents the object detection signal from being output when the output of the divided photodiodes at both ends is larger than the output of the other divided photodiodes. A photoelectric switch characterized by forming means.
【請求項2】位置検出素子の受光面に近接して検知エリ
ア変更用のプリズムを移動自在に配設したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の光電スイッチ。
2. A photoelectric switch according to claim 1, wherein a prism for changing a detection area is movably arranged near the light receiving surface of the position detecting element.
JP62041006A 1987-02-06 1987-02-24 Photoelectric switch Expired - Lifetime JP2544733B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62041006A JP2544733B2 (en) 1987-02-24 1987-02-24 Photoelectric switch
US07/150,385 US4876446A (en) 1987-02-06 1988-01-29 Optical sensor with optical interconnection board
IT47605/88A IT1219426B (en) 1987-02-06 1988-02-04 OPTICAL SENSOR
DE19883844606 DE3844606C2 (en) 1987-02-06 1988-02-05 Optical sensor using light reflection principle Optical sensor using light reflection principle
DE3803529A DE3803529A1 (en) 1987-02-06 1988-02-05 OPTICAL SENSOR
US07/391,246 US4970384A (en) 1987-02-06 1989-08-09 Optical sensor for detecting distance to an object including anamorphic light receiving lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62041006A JP2544733B2 (en) 1987-02-24 1987-02-24 Photoelectric switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63206682A JPS63206682A (en) 1988-08-25
JP2544733B2 true JP2544733B2 (en) 1996-10-16

Family

ID=12596307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62041006A Expired - Lifetime JP2544733B2 (en) 1987-02-06 1987-02-24 Photoelectric switch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2544733B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2531975B2 (en) * 1988-10-08 1996-09-04 株式会社ダイフク Optical sensor for preventing rear-end collision of transport vehicle
JP2689359B2 (en) * 1991-04-20 1997-12-10 日商精密光学 株式会社 Light section microscope
JP2001280912A (en) * 2000-01-26 2001-10-10 Keyence Corp Photoelectric switch

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54111858A (en) * 1978-02-21 1979-09-01 Minolta Camera Co Ltd Distance detector
JPS5835410A (en) * 1981-08-27 1983-03-02 Canon Inc Distance detecting device
JPS611118U (en) * 1984-06-09 1986-01-07 株式会社リコー distance detection device
JPS6234113A (en) * 1985-08-07 1987-02-14 Hitachi Ltd Automatic focus adjusting device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63206682A (en) 1988-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0324636B2 (en)
JPH05164552A (en) Range finder
JP2544733B2 (en) Photoelectric switch
JPH0752104B2 (en) Reflective photoelectric switch
JPH10105869A (en) Vehicle type discrimination device
JP2613655B2 (en) Photoelectric switch
JP2989593B1 (en) Distance measuring device
JP3752788B2 (en) Ranging light sensor
JPH01156694A (en) Photoelectric switch
JP2888492B2 (en) Distance information output device
JPS59139519A (en) Reflecting photoelectric switch
JPH0536733B2 (en)
JPS5941557Y2 (en) Pulse signal processing circuit
JPH033914B2 (en)
JP2000298017A (en) Multi-beam photoelectric sensor and method for mounting the same
JPH02157613A (en) Distance measuring instrument
JPH08292260A (en) Photoelectric sensor having self-diagnostic function
JPH065165B2 (en) Photoelectric object detector
JP2671915B2 (en) Position detector for surface inspection equipment
JPH02157614A (en) Distance measuring instrument
JP2003156328A (en) Ranging sensor
JPH06229823A (en) Photoelectric switch
JPH0345192Y2 (en)
JPH06229822A (en) Photoelectric switch
JPH10281719A (en) Method for detecting border line

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term