JP2906250B2 - Optical switch device - Google Patents

Optical switch device

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JP2906250B2
JP2906250B2 JP13022589A JP13022589A JP2906250B2 JP 2906250 B2 JP2906250 B2 JP 2906250B2 JP 13022589 A JP13022589 A JP 13022589A JP 13022589 A JP13022589 A JP 13022589A JP 2906250 B2 JP2906250 B2 JP 2906250B2
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憲雄 岩切
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公平 冨田
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は,アクチュエータに接触してアクチュエー
タを動かす物体を,スイッチ内部において光学的に検知
する光スイッチ装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch device that optically detects, inside a switch, an object that moves an actuator by contacting the actuator.

従来のスイッチ装置は,アクチュエータに連動する接
点を有し,この接点の接触の有無により物体の有無を検
知するものである。有接点式のものであるためにスイッ
チ動作点の繰返し精度が1μm程度であった。また接触
部の変形による経時変化も原理的に回避できない問題点
の1つであった。
A conventional switch device has a contact that is linked to an actuator, and detects the presence or absence of an object based on the presence or absence of the contact of the contact. Because of the contact type, the repeatability of the switch operating point was about 1 μm. In addition, a change with time due to deformation of the contact portion is one of the problems that cannot be avoided in principle.

発明の概要 この発明は,高精度でかつ経時変化の殆どない光スイ
ッチ装置を提供するとを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical switch device which is highly accurate and hardly changes with time.

この発明による光スイッチ装置は,投射光を発光する
光源,上記光源からの投射光を結像させるためのレンズ
系,移動自在に支持され,物体の接触によって移動する
アクチュエータ,上記アクチュエータの移動に連動して
上記投射光の結像位置を上記投射光の光軸に垂直な方向
に進退するナイフ・エッジ,上記結像位置を通過した光
を受光する受光素子,および上記受光素子の出力信号の
レベルを所定のスレッシホールド・レベルで弁別し,物
体の接触による上記アクチュエータの移動量が所定値を
超えたかどうかを表わすスイッチ出力を発生する処理回
路を備えていることを特徴とする。
An optical switch device according to the present invention includes a light source that emits projection light, a lens system for forming an image of the projection light from the light source, an actuator that is movably supported and moves by contact with an object, and that is linked to the movement of the actuator. A knife edge for moving the image formation position of the projection light in a direction perpendicular to the optical axis of the projection light, a light receiving element for receiving light passing through the image formation position, and a level of an output signal of the light reception element And a processing circuit for generating a switch output indicating whether the amount of movement of the actuator due to contact with an object has exceeded a predetermined value.

物体がアクチュエータに接触し,アクチュエータが移
動することによりこれに連動してナイフ・エッジが上記
投射光の結像位置に,投射光の光軸と垂直な方向に進入
してくると,投射光の一部または全部がナイフ・エッジ
により遮光されるので,結像位置より後方の光強度はナ
イフ・エッジの位置によって変化する。この光強度変化
は受光素子によって検知され,受光素子の出力信号のレ
ベルがコンパレータ等によって所定のスレッシホールド
・レベルと比較される。この比較結果に応じて物体の接
触によるアクチュエータの移動量が所定値を超えたかど
うかを表わすスイッチ出力が発生する。
When the object comes into contact with the actuator and the actuator moves, the knife edge moves in the direction perpendicular to the optical axis of the projected light into the image forming position of the projected light in conjunction with the movement of the actuator. Since part or all of the light is shielded by the knife edge, the light intensity behind the imaging position changes depending on the position of the knife edge. This light intensity change is detected by the light receiving element, and the level of the output signal of the light receiving element is compared with a predetermined threshold level by a comparator or the like. In accordance with the result of the comparison, a switch output indicating whether the amount of movement of the actuator due to the contact of the object has exceeded a predetermined value is generated.

この発明によると,発光領域が充分に小さい光源(た
とえば直径100μm)を使用した場合,投射光のスポッ
トもこの発光領域の大きさ程度に絞ることができる。し
たがって高精度のスイッチ装置が実現できる。一例とし
て発光径の1/1000以下(〜0.1μm程度)の繰返し精度
が得られる。
According to the present invention, when a light source having a sufficiently small light emitting area (for example, a diameter of 100 μm) is used, the spot of the projection light can be reduced to about the size of the light emitting area. Therefore, a highly accurate switch device can be realized. As an example, a repetition accuracy of 1/1000 or less (approximately 0.1 μm) of the emission diameter can be obtained.

またこの発明では,スイッチ出力を得るための機構に
接触部が無いので,経時変化が殆どない。
Further, according to the present invention, since there is no contact portion in the mechanism for obtaining the switch output, there is almost no change with time.

ナイフ・エッジは投射光の光軸に垂直な任意の方向か
ら進退させることが可能であり,しかも多方向に進退す
る複数のナイフ・エッジを設けることができるので,多
方向に移動する複数のアクチュエータによるスイッチン
グ出力も得ることが可能となる。すなわち,多方向から
物体が複数のアクチュエータに接触することによるアク
チュエータの移動量の検出が可能となる。
The knife edge can be moved back and forth from any direction perpendicular to the optical axis of the projected light, and a plurality of knife edges can be provided in a plurality of directions, so that a plurality of actuators moving in a plurality of directions can be provided. And a switching output can be obtained. That is, it is possible to detect the amount of movement of the actuator due to the object coming into contact with the plurality of actuators from multiple directions.

この発明はさらに,少なくとも3個のアクチュエータ
と,これらのアクチュエータによってそれぞれ駆動さ
れ,上記投射光の結像位置に異なる方向から進退する少
なくとも3個のナイフ・エッジとを備えたものにおい
て,上記の3個以上のナイフ・エッジは上記結像位置に
進入したときに相互に衝突しないように光軸方向に位置
をずらして配置され,かつ中間に位置するものが両端に
位置するものに比べて薄く形成されており,さらに上記
アクチュエータの元位置においてナイフ・エッジの先端
部の一部が光軸方向に重なるように配置されていること
を特徴とする。
The present invention further provides at least three actuators and at least three knife edges respectively driven by these actuators and moving back and forth from different directions to the imaging position of the projection light. More than one knife edge is shifted in the direction of the optical axis so that it does not collide with each other when it enters the imaging position, and the middle one is thinner than the one located at both ends. The knife edge is arranged so that a part of the tip of the knife edge overlaps in the optical axis direction at the original position of the actuator.

異なる方向から結像位置に進入する少なくとも3個の
ナイフ・エッジが同一平面上を進退するとすると,これ
らのナイフ・エッジが同時に結像位置に進入したときに
はナイフ・エッジ同志が衝突するおそれがある。この発
明によると,複数のナイフ・エッジは光軸方向に位置を
ずらして配置されているので,ナイフ・エッジが相互に
衝突することがない。また,3個以上のナイフ・エッジの
うち中間に位置するものが両端に位置するものよりも薄
く形成されているので,これらのナイフ・エッジのすべ
てを結像位置およびそのきわめて近傍に配置することが
でき,すべてのナイフ・エッジがほぼ同じ位置で投射光
を遮光する。
If at least three knife edges entering the imaging position from different directions move back and forth on the same plane, the knife edges may collide when these knife edges enter the imaging position at the same time. According to the present invention, since the plurality of knife edges are displaced in the optical axis direction, the knife edges do not collide with each other. In addition, since the middle one of the three or more knife edges is formed thinner than the ones at both ends, all of these knife edges should be placed at the imaging position and very close to it. All knife edges block the projected light at approximately the same location.

さらにこの発明によると,アクチュエータの元位置
(初期位置)においてナイフ・エッジの先端の一部が相
互に重なるように配置されている。中間に位置するナイ
フ・エッジは薄いので振動しやすいが,この発明による
とそれらのナイフ・エッジの先端の一部が両端に位置す
る厚くしたがって振動しにくいナイフ・エッジに挾まれ
ているので振動の発生が防止される。
Further, according to the present invention, at the original position (initial position) of the actuator, the distal ends of the knife edges are arranged so as to partially overlap each other. The knife edge located in the middle is thin and easily vibrated, but according to the present invention, a part of the tip of the knife edge is sandwiched between the thick and therefore hard to vibrate knife edges located at both ends, so that the vibration of the knife edge is reduced. The occurrence is prevented.

実施例の説明 第1図はこの発明の実施例を示している。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

光スイッチ装置のケース10の内部に,光源としての発
光ダイオード(LED)11,ボール・レンズ12,15,ハーフミ
ラー13,モニタ用フォトダイオード14および信号用フォ
トダイオード16が配置されている。LED11はたとえば直
径100μmの発光径をもつもので,ボール・レンズ12
(たとえば直径5mm)の焦点位置に置かれる。LED11の出
射光は,ボール・レンズ12によってコリメートされる。
このコリメート出射光の一部はハーフ・ミラー13によっ
て偏向され,モニタ用フォトダイオード14に受光され
る。コリメート出射光の残りの部分は直進し,ボール・
レンズ15(たとえば直径5mm)によって集光される。こ
の収束光の光スポット径はLED11の発光径と同じ100μm
となる。収束光は焦点位置を過ぎると拡散して信号用フ
ォトダイオード16によって受光される。
A light emitting diode (LED) 11 as a light source, ball lenses 12, 15, a half mirror 13, a monitoring photodiode 14, and a signal photodiode 16 are arranged inside a case 10 of the optical switch device. The LED 11 has an emission diameter of, for example, 100 μm, and has a ball lens 12.
(For example, 5 mm in diameter). The light emitted from the LED 11 is collimated by the ball lens 12.
A part of the collimated light is deflected by the half mirror 13 and received by the monitoring photodiode 14. The rest of the collimated outgoing light goes straight,
The light is focused by the lens 15 (for example, 5 mm in diameter). The light spot diameter of this convergent light is 100 μm, the same as the light emission diameter of LED11.
Becomes The convergent light diffuses after passing through the focal position and is received by the signal photodiode 16.

上記の投射光の光軸に垂直な平面内において,光スイ
ッチ装置のケース10の内部に進退自在に2つのアクチュ
エータ21,22が設けられている。アクチュエータ21,22の
ケース10外に露出している部分は蛇腹25によって囲まれ
ている。また,アクチュエータ21,22はばね26によって
外方に向って付勢され,かつストッパによってその突出
量が規制されている。2つのアクチュエータ21,22は一
直線状に配置され,それらの内端にナイフ・エッジ21a,
22aが設けられている。これらのナイフ・エッジ21a,22a
は,投射光がボール・レンズ15によって集光されるその
焦点位置に向って進むように配置されている。またナイ
フ・エッジ21aと22aは光軸方向にわずかにずれている。
In a plane perpendicular to the optical axis of the projection light, two actuators 21 and 22 are provided so as to be able to advance and retreat inside the case 10 of the optical switch device. The portions of the actuators 21 and 22 exposed outside the case 10 are surrounded by bellows 25. The actuators 21 and 22 are urged outward by a spring 26, and the amount of protrusion is regulated by a stopper. The two actuators 21, 22 are arranged in a straight line, and at their inner ends knife edges 21a,
22a is provided. These knife edges 21a, 22a
Are arranged so that the projected light travels toward its focal position where it is collected by the ball lens 15. The knife edges 21a and 22a are slightly shifted in the optical axis direction.

第2図は,投射光のスポット(LDE11の発光領域の結
像)SPと,このスポット位置を進退するナイフ・エッジ
21a,21bと,フォトダイオード16の受光領域16aとの関係
を示すものである。ナイフ・エッジ21aまたは21bがスポ
ットSPに向って進むと,投射光が遮光され,フォトダイ
オード16に受光される光量が減少する。ナイフ・エッジ
21aまたは22b(すなわちアクチュエータ21または22)の
移動量(押し込み量)に対して,フォトダイオード16の
出力信号のレベルは第5図に示すように変化する。後述
するように,フォトダイオード16の出力信号を適当な
(たとえば中間のレベルの)スレッシホールド・レベル
によって弁別することによってスイッチ出力を得ること
ができる。スイッチングの分解能は光スポットSPの直径
の1/1000程度となるため,スイッチ精度は〜0.1μm程
度のものが得られる。
Fig. 2 shows the projected light spot (image of the light-emitting area of LDE11) SP and the knife edge moving back and forth at this spot position
This shows the relationship between 21a and 21b and the light receiving area 16a of the photodiode 16. When the knife edge 21a or 21b advances toward the spot SP, the projection light is blocked, and the amount of light received by the photodiode 16 decreases. Knife edge
The level of the output signal of the photodiode 16 changes as shown in FIG. 5 with respect to the moving amount (pressing amount) of the actuator 21a or 22b (ie, the actuator 21 or 22). As described below, a switch output can be obtained by discriminating the output signal of the photodiode 16 with an appropriate (eg, intermediate level) threshold level. Since the switching resolution is about 1/1000 of the diameter of the light spot SP, a switching accuracy of about 0.1 μm can be obtained.

第1図および第2図に示す光スイッチ装置では,2個の
アクチュエータ21,22が設けられているので,2方向から
来る移動物体(検知物)に対処できる。4方向にアクチ
ュエータを設け,これらの内端に第2図に鎖線23a,24a
で示すものを含めてそれぞれナイフ・エッジを設けれ
ば,4方向の検知が可能となる。この場合にも,すべての
ナイフ・エッジ21a〜24aを光軸方向にわずかにずらして
おく。
In the optical switch device shown in FIGS. 1 and 2, since two actuators 21 and 22 are provided, a moving object (detected object) coming from two directions can be dealt with. Actuators are provided in four directions, and chain lines 23a and 24a
If knife edges are provided, including those indicated by, detection in four directions becomes possible. Also in this case, all the knife edges 21a to 24a are slightly shifted in the optical axis direction.

第3図および第4図は光スイッチ装置の電気的構成を
示している。この電気回路はケース10に内蔵されたプリ
ント基板に組立てられる。
3 and 4 show the electrical configuration of the optical switch device. This electric circuit is assembled on a printed circuit board incorporated in the case 10.

第3図において,モニタ用フォトダイオード14の出力
信号はバッファ回路(増幅器,I/V変換回路等)33を経て
発光量制御回路32に与えられる。一方,高精度基準電位
発生回路31から発生する基準電位も制御回路32に与えら
れる。制御回路32は,これらの2つの入力の比較結果に
応じて,LED11の発光量が常に一定となるようにLED11を
制御する。
In FIG. 3, the output signal of the monitoring photodiode 14 is supplied to a light emission amount control circuit 32 through a buffer circuit (amplifier, I / V conversion circuit, etc.) 33. On the other hand, the reference potential generated from the high-precision reference potential generation circuit 31 is also supplied to the control circuit 32. The control circuit 32 controls the LED 11 so that the light emission amount of the LED 11 is always constant according to the comparison result of these two inputs.

信号用フォトダイオード16の出力信号はバッファ34を
経て比較回路35に与えられる。比較回路35には高精度基
準電位発生回路36の出力する基準電位(スレッシホール
ド・レベル)が与えられ,比較回路35はフォトダイオー
ド16の出力信号のレベルとスレッシホールド・レベルと
を比較してその結果を出力回路37に与えるので,出力回
路37からは適当な形態に変換されたスイッチ出力が出力
される。
The output signal of the signal photodiode 16 is supplied to the comparison circuit 35 via the buffer 34. The comparison circuit 35 is supplied with a reference potential (threshold level) output from the high-precision reference potential generation circuit 36, and the comparison circuit 35 compares the level of the output signal of the photodiode 16 with the threshold level. The result is supplied to the output circuit 37, so that the output circuit 37 outputs a switch output converted into an appropriate form.

第4図において,LED11は定電流回路41によって駆動さ
れる。信号用フォトダイオード16およびモニタ用フォト
ダイオード14の出力信号はそれぞれバッファ回路42,43
を経て比較回路44に与えられる。モニタ用フォトダイオ
ード14の出力信号はバッファ回路43によってそれに応じ
た適当なレベルに変換され,スレッシホールド・レベル
として用いられる。比較回路44の比較結果が出力回路45
に与えられ、出力回路45からスイッチ出力が発生する。
第4図に示す回路によると,温度,電源電圧変動,発光
効率の変化等によってLED11の出力が変動しても,それ
に応じてスレッシホールド・レベルが変化するので,高
精度化を図ることができるとともに,回路構成の簡素化
を図ることができる。
In FIG. 4, the LED 11 is driven by a constant current circuit 41. The output signals of the signal photodiode 16 and the monitor photodiode 14 are buffer circuits 42 and 43, respectively.
, To the comparison circuit 44. The output signal of the monitoring photodiode 14 is converted to an appropriate level by the buffer circuit 43 and used as a threshold level. The comparison result of the comparison circuit 44 is the output circuit 45
And the output circuit 45 generates a switch output.
According to the circuit shown in FIG. 4, even if the output of the LED 11 fluctuates due to changes in temperature, power supply voltage, luminous efficiency, etc., the threshold level changes accordingly, so that high accuracy can be achieved. In addition, the circuit configuration can be simplified.

第6図は光源として半導体レーザ51を用いた例を示し
ている。半導体レーザ51の発光点は約1μm×4μmで
あるから,光学系52による集光スポットも同程度とな
り,フォトダイオード16の出力信号の特性は第7図に示
すように急激な変化を示す。これにより,1nm〜4nmと従
来にない高精度な光スイッチ装置が実現する。ナイフ・
エッジ21a,22aによる回折光のすべてをフォトダイオー
ド16が受光できるように,このフォトダイオードの受光
部の面積を大きくすることが望ましい。
FIG. 6 shows an example in which a semiconductor laser 51 is used as a light source. Since the light emitting point of the semiconductor laser 51 is about 1 μm × 4 μm, the condensed spot by the optical system 52 is almost the same, and the characteristics of the output signal of the photodiode 16 show a rapid change as shown in FIG. As a result, an optical switch device with a high accuracy of 1 nm to 4 nm, which has never been achieved before, is realized. knife·
It is desirable to increase the area of the light receiving portion of the photodiode so that the photodiode 16 can receive all of the diffracted light by the edges 21a and 22a.

第8図はさらに他の実施例を示している。上述した光
スイッチ装置はいずれも透過形であるが,第8図の装置
は反射形である。
FIG. 8 shows still another embodiment. All of the above optical switch devices are of the transmission type, while the device of FIG. 8 is of the reflection type.

信号用フォトダイオード16はモニタ用フォトダイオー
ド14と対向するように設けられている。また,4個のナイ
フ・エッジ21a〜24aが設けられ,4方向の検知が可能とな
っている。ナイフ・エッジ21a〜24aは第9図に拡大して
示すように,光軸方向に重ねて配置され,中間の2つ
(22aと23a)が薄く形成されている。またナイフ・エッ
ジ21a〜24aは光を吸収するように黒色で形成されてい
る。これらのナイフ・エッジ21a〜24aの後方には凹面鏡
27が設けられている。
The signal photodiode 16 is provided so as to face the monitor photodiode 14. In addition, four knife edges 21a to 24a are provided to enable detection in four directions. As shown in FIG. 9, the knife edges 21a to 24a are arranged so as to overlap with each other in the optical axis direction, and the middle two (22a and 23a) are formed thin. The knife edges 21a to 24a are formed in black so as to absorb light. Behind these knife edges 21a-24a are concave mirrors
27 are provided.

ボール・レンズ15によって集光された光のうち,ナイ
フ・エッジ21a〜24aのいずれかに当った光はそのナイフ
・エッジで吸収される。ナイフ・エッジによって遮断さ
れない光のみが凹面鏡27で反射し,ボール・レンズ15,
ハーフミラー13を経て信号用フォトダイオード16に入射
する。信号用フォトダイオード16の出力信号の特性は第
5図に示すものと同じであり,また第3図および第4図
に示す電気回路が使用可能である。
Of the light condensed by the ball lens 15, light hitting any of the knife edges 21a to 24a is absorbed by the knife edge. Only the light that is not blocked by the knife edge is reflected by the concave mirror 27 and the ball lens 15,
The light enters the signal photodiode 16 via the half mirror 13. The characteristics of the output signal of the signal photodiode 16 are the same as those shown in FIG. 5, and the electric circuits shown in FIGS. 3 and 4 can be used.

第10図から第12図はさらに他の例を示している。この
光スイッチ装置は第1図に示すものと同じ透過形であ
り,第1図に示すものと同一物には同一符号が付されて
いる。直交する4方向に移動可能なアクチュエータが設
けられ(アクチュエータ21,22のみ図示),これらのア
クチュエータにナイフ・エッジ21a,22a,23a,24aがそれ
ぞれ設けられている。これらのナイフ・エッジ21a〜24a
は光軸方向にわずかにずらして配置され,かつ中間の2
つのナイフ・エッジ23aと22aは薄く形成されている。さ
らに,アクチュエータ21,22等が元位置(初期位置:検
知物が作用していない状態の位置,ばね26によって外方
に突出しかつストッパによってその突出量が規制された
位置)にあるときに,第12図に示すように,ナイフ・エ
ッジ21a,22a,23a,24aの一部が相互に重なるように配置
されている。この状態からアクチュエータが検知物によ
って作動されると,ナイフ・エッジ21aについて鎖線で
示すように,ナイフ・エッジは中央に向って進入する。
そして,検知物がアクチュエータから離れるとナイフ・
エッジは実線で示す位置に戻る。
10 to 12 show still another example. This optical switch device has the same transmission type as that shown in FIG. 1, and the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Actuators movable in four orthogonal directions are provided (only the actuators 21 and 22 are shown), and these actuators are provided with knife edges 21a, 22a, 23a and 24a, respectively. These knife edges 21a-24a
Are slightly offset in the direction of the optical axis, and
The two knife edges 23a and 22a are formed thin. Further, when the actuators 21 and 22 are at the original position (initial position: a position where the sensing object is not acting, a position where the protrusion protrudes outward by the spring 26 and the amount of protrusion is regulated by the stopper), As shown in FIG. 12, the knife edges 21a, 22a, 23a, and 24a are arranged so as to partially overlap each other. In this state, when the actuator is actuated by the sensing object, the knife edge enters the center as shown by the chain line with respect to the knife edge 21a.
When the object moves away from the actuator, the knife
The edge returns to the position shown by the solid line.

この実施例においても信号用フォトダイオード16の出
力信号は第5図に示すものと同じであり,また第3図ま
たは第4図に示す電気回路が使用可能である。4個のア
クチュエータと4個のナイフ・エッジをもっているの
で,4方向についての物体検知が可能である。
Also in this embodiment, the output signal of the signal photodiode 16 is the same as that shown in FIG. 5, and the electric circuit shown in FIG. 3 or 4 can be used. With four actuators and four knife edges, object detection in four directions is possible.

もし複数のナイフ・エッジ21a〜24aが同一平面上を進
退するとすると,これらのナイフ・エッジ21a〜24aが同
時に投射光のスポット位置(LED11の発光領域の結像位
置)に進入したときにはナイフ・エッジ同志が衝突する
おそれがある。この実施例によると,複数のナイフ・エ
ッジ21a〜24aは光軸方向に位置をずらして配置されてい
るので,ナイフ・エッジ21a〜24aが相互に衝突すること
がない。また,ナイフ・エッジ21a〜24aのうち中間に位
置するもの22a,23aが両端に位置するもの21a,24aよりも
薄く形成されているので,これらのナイフ・エッジ21a
〜24aのすべてを投射光スポット位置およびそのきわめ
て近傍に配置することができ,すべてのナイフ・エッジ
21a〜24aがほぼ同じ位置で投射光を遮光する。さらにこ
の実施例によると,アクチュエータの元位置(初期位
置)においてナイフ・エッジ21a〜24aの先端の一部が相
互に重なるように配置されている。中間に位置するナイ
フ・エッジ22a,23aは薄いので振動しやすいが,この実
施例によるとナイフ・エッジ22a,23aの先端の一部が両
端に位置する厚くしたがって振動しにくいナイフ・エッ
ジ21a,24aに常に挾まれているので振動の発生が防止さ
れる。
If a plurality of knife edges 21a to 24a advance and retreat on the same plane, the knife edges 21a to 24a simultaneously enter the spot position of the projected light (the imaging position of the light emitting area of the LED 11). Comrades may collide. According to this embodiment, since the plurality of knife edges 21a to 24a are displaced in the optical axis direction, the knife edges 21a to 24a do not collide with each other. Also, the knife edges 21a to 24a are formed so that the middle ones 22a and 23a are formed thinner than the two ends 21a and 24a.
~ 24a can be located at and very close to the projected light spot, and all knife edges
21a to 24a block the projection light at almost the same position. Further, according to this embodiment, the tips of the knife edges 21a to 24a are arranged so as to overlap each other at the original position (initial position) of the actuator. The knife edges 22a and 23a located in the middle are thin and thus easily vibrate, but according to this embodiment, the knife edges 21a and 24a are thick because the ends of the knife edges 22a and 23a are located at both ends and are therefore hard to vibrate. , The occurrence of vibration is prevented.

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

第1図はこの発明の実施例を示し,光スイッチ装置の断
面図,第2図はナイフ・エッジの平面図,第3図および
第4図は光スイッチ装置の電気回路を示すブロック図,
第5図は信号用フォトダイオードの出力特性を示すグラ
フである。 第6図は他の実施例を示す一部の断面図,第7図は信号
用フォトダイオードの出力特性を示すグラフである。 第8図はさらに他の実施例を示す断面図,第9図はナイ
フ・エッジの配置を拡大して示す断面図である。 第10図はさらに他の実施例を示す断面図,第11図はナイ
フ・エッジの配置を拡大して示す断面図,第12図はナイ
フ・エッジの配置を拡大して示す平面図である。 11……LED,12,15……ボール・レンズ,16……信号用フォ
トダイオード,21,22……アクチュエータ,21a,22a,23a,2
4a……ナイフ・エッジ,35,44……比較回路,37,45……出
力回路,52……レンズ。
1 is a sectional view of an optical switch device, FIG. 2 is a plan view of a knife edge, FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing an electric circuit of the optical switch device,
FIG. 5 is a graph showing the output characteristics of the signal photodiode. FIG. 6 is a partial sectional view showing another embodiment, and FIG. 7 is a graph showing output characteristics of a signal photodiode. FIG. 8 is a sectional view showing still another embodiment, and FIG. 9 is a sectional view showing an enlarged arrangement of knife edges. FIG. 10 is a sectional view showing still another embodiment, FIG. 11 is a sectional view showing an enlarged arrangement of knife edges, and FIG. 12 is a plan view showing an enlarged arrangement of knife edges. 11… LED, 12,15… Ball lens, 16… Signal photodiode, 21,22 …… Actuator, 21a, 22a, 23a, 2
4a: Knife edge, 35, 44: Comparison circuit, 37, 45: Output circuit, 52: Lens.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 公平 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (72)発明者 高松 佳央 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−168921(JP,A) 特開 昭60−3529(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01V 8/12 G01J 1/02 G01B 11/00 H01H 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kohei Tomita Tateishi Electric Co., Ltd. (10) Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto Prefecture (56) References JP-A-58-168921 (JP, A) JP-A-60-3529 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01V 8/12 G01J 1/02 G01B 11/00 H01H 35/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】投射光を発光する光源, 上記光源からの投射光を結像させるためのレンズ系, 移動自在に支持され,物体の接触によって移動するアク
チュエータ, 上記アクチュエータの移動に連動して上記投射光の結像
位置を上記投射光の光軸に垂直な方向に進退するナイフ
・エッジ, 上記結像位置を通過した光を受光する受光素子,および 上記受光素子の出力信号のレベルを所定のスレッシホー
ルド・レベルで弁別し,物体の接触による上記アクチュ
エータの移動量が所定値を超えたかどうかを表わすスイ
ッチ出力を発生する処理回路, を備えた光スイッチ装置。
A light source for emitting projection light; a lens system for forming an image of the projection light from the light source; an actuator that is movably supported and moves upon contact with an object; A knife edge for moving the image forming position of the projection light in a direction perpendicular to the optical axis of the projection light, a light receiving element for receiving the light passing through the image forming position, and a level of an output signal of the light receiving element. A processing circuit that discriminates at a threshold level and generates a switch output indicating whether or not the amount of movement of the actuator due to contact with an object exceeds a predetermined value.
【請求項2】少なくとも3個のアクチュエータと,これ
らのアクチュエータによってそれぞれ駆動され,上記投
射光の結像位置に異なる方向から進退する少なくとも3
個のナイフ・エッジとを備え, これらのナイフ・エッジは上記結像位置に進入したとき
に相互に衝突しないように光軸方向に位置をずらして配
置され,かつ中間に位置するものが両端に位置するもの
に比べて薄く形成されており,さらに上記アクチュエー
タの元位置においてナイフ・エッジの先端部の一部が光
軸方向に重なるように配置されている, 請求項(1)に記載の光スイッチ装置。
And at least three actuators respectively driven by the actuators and moving back and forth from different directions to the image forming position of the projection light.
Knife edges, which are displaced in the direction of the optical axis so that they do not collide with each other when they enter the above-mentioned image forming position, and the intermediate ones are provided at both ends. The light according to claim 1, wherein the light is formed so as to be thinner than the one located thereon, and further, a part of the tip of the knife edge is overlapped in the optical axis direction at the original position of the actuator. Switch device.
JP13022589A 1988-12-30 1989-05-25 Optical switch device Expired - Fee Related JP2906250B2 (en)

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