JPH02112783A - 光センサ - Google Patents

光センサ

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JPH02112783A
JPH02112783A JP63266672A JP26667288A JPH02112783A JP H02112783 A JPH02112783 A JP H02112783A JP 63266672 A JP63266672 A JP 63266672A JP 26667288 A JP26667288 A JP 26667288A JP H02112783 A JPH02112783 A JP H02112783A
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JP
Japan
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light
incident
optical sensor
range
reflected
Prior art date
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Pending
Application number
JP63266672A
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English (en)
Inventor
Rikiya Kobashi
力也 小橋
Setsuo Makino
槙野 節夫
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Hokuyo Automatic Co Ltd
Original Assignee
Hokuyo Automatic Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有効な検出範囲を対向方向に向かって深(でき
る反射形の光センサに関する。
〔従来の技術〕
反射形の光センサ(1)は、第5図(a)に示すように
投光素子(2)の光を被検出空間に投射し、物体による
その反射光を受光素子(3)で受光して、物体の有無を
検出する。ここで投光素子(2)の光はレンズ(4)に
よって絞られビーム光として投射され、受光素子(3)
の受光範囲はレンズ(5)によって絞られてビーム状に
延びる。物体による反射光が得られるのは、このビーム
光の投射範囲とビーム状の受光範囲が交差する部分であ
る。この交差部分(6)における光センサ(1)側から
見た深さ方向の検出感度は、第5図(b)に示すように
なる。この検出感度が光センサ(1)に近い部分にピー
クを持つのは次の理由による。
第1の理由は、光の投射範囲及び受光範囲をレンズ(4
)(5)によって絞っても、投光素子(2)の発光部と
受光素子(3)の受光部がある面積の拡がりを持つため
完全なビーム光にできず、ラッパ管状に広がったものに
なることである。また第2の理由は、物体による反射光
は、通常は乱反射した拡散性の光であるため、距離が遠
くなるにしたがって入射光量が低下することである。
このような検出感度の特性において、を効な検出範囲を
定めると、第5図(b)に示すようにかなり短くなる。
被検出物体を他の物体と区別して正確に識別するために
は、検出感度を検出範囲において略一定に保つ必要があ
り、この条件で判定レベルを定めると、有効な検出範囲
はピーク値部分のみになってしまうからである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の光センサ(1)は、有効な検出範囲が浅いた
め、被検出物を、光センサ(1)に対して略一定の距離
において検出を行う必要がある。
従って被検出物が第6図に示すよう、ベルトコンベア(
7)に乗って送られて来る物品(8)上のマーク(9)
である場合には、被検出物と光センサ(1)との距5f
fLが不定となって確実な検出ができない。
そこで、本発明は、有効な検出範囲が深い反射形の光セ
ンサ、すなわち深さ方向に対して検出感度特性の略一定
な部分が長い光センサを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために提供する第1の発明は、レン
ズによって投光素子の光の投射範囲をビーム状に絞った
投光器と、レンズによって受光素子への光の入射範囲を
ビーム状に絞った受光器を、被検出範囲に対して光の投
射方向と入射方向に所定の角度を持たせて同じ側に配置
し1、投射範囲と入射範囲の交差部分からの反射光によ
る受光出力が所定のレベルを越えるか否かによって物体
の識別を行う光センサの基本構成において、 投光素子から投射され上記交差部分の光センサに近い位
置で反射して受光素子に入射する光を、遠い位置で反射
して受光素子に入射する光よりも多(減衰させる入射9
調整手段を設けたことを特徴とする。
また第2の発明は、上記光センサの基本構成において投
光素子から交差部分の光センサに近い位置に投射する光
を、遠い位置に投射する光よりも弱くする投射量調整手
段を設けたことを特徴とする。
また第3の発明は、上記光センサの基本構成において、
投光素子から投射され上記交差部分の光センサに近い位
置で反射した光による受光出力成分の増幅度を、遠い位
置で反射した光による受光出力成分の増幅度よりも小さ
くする増幅度調整手段を設けたことを特徴とする。
〔作用〕
上記第1の発明の入射量調整手段は、交差部分の光セン
サに近い位置を通り、そのままでは、エネルギー密度が
高い入射光の光量を減衰させる。これにより同じ物体か
らの反射による入射光量は交差部分中のどの位置で反射
したものであっても、略均等になる。
また、上記第2の発明の投射量調整手段は、光センサの
基本構成のままでは、光の投射エネルギー密度及び反射
エネルギー密度がピーク値を持つ光センサに近い位置へ
の投射光量を少なくして、交差部分のどの位置で反射し
ても入射光量が略均等になるようにする。
また上記第3の発明の増幅度調整手段は、交差部分の光
センサに近い位置の反射によって得られるレベルの高い
受光出力の増幅度を小さくして、遠い位置での反射光に
よる受光出力と略均等にする。
従って上記第1〜第3の発明のいずれかの構成を持つ光
センサは、交差部分での検出感度を深さ方向に略−様に
して、有効な検出範回を深くすることができる。
〔実施例〕
第1の発明の実施例である光センサ(10)を示す第1
図(a)において、(11)は投光器でLED等の投光
素子(12)と、投光素子(12)の発する光をビーム
状に絞る投光用のレンズ(13)とからなる。(14)
は受光器で、フォトトランジスタ等の受光素子(15)
と、受光素子(15)の入射範囲をビーム状に絞る受光
用のレンズ(16)とからなる。上記投光器(11)と
受光器(14)は、被検出範囲に対して同じ側に配置さ
れ、投光器(11)の投射方向と受光器(14)の受光
方向に所定の角度を持たせて、投射範囲と入射範囲の交
差部分(17)を生じさせている。
この角度を持たせるため、この実施例においては、レン
ズ(13)  (16)を同一平面内に五き、投光素子
(12)及び受光素子(15)を、レンズ(13)  
(16)の光軸に対して、夫々外側にずらして取付けて
いる。このようにレンズ(13)(16)を同一平面内
に配置するのは製作を容易化するためで、投光素子(1
2)と受光素子(15)をレンズ(13)  (16)
の光軸に置き、レンズ(13)  (16)を傾けても
よい。
(18)は入射Sk調整手段であるフィルタで、例えば
各波長の光に対して路間等の透過率を持つニュートラル
デンシティフィルタを用いる。
このフィルタは、所定の濃度(透過率)を持つものを、
受光素子(15)の前方に、その入射路の外側の半分(
図面では下側の半分)を遮るように取付けられる。
(19)は光センサ(10)の制御部で、投光素子(1
2)をパルス発光させ、受光素子の出力から所定レベル
を越える部分を受光信号として取り出し、この受光信号
の内で上記パルス発光のタイミングと一致するもののみ
を取り出して、物体の識別を行う。
上記第1の発明の構成において、従来の光センサと違う
所は、入射量調整手段であるフィルタ(18)である。
このフィルタ(18)によって投射範囲と入射範囲の交
差部分(17)における検出感度がどめように変化する
かを第1図(b)に示した実験データによって説明する
。このデータは交差部分(17)の深さ方向に引いた中
心線aに沿って白色の物体(20)を移動させ、このと
きの受光素子(15)の受光出力の変化を示したち・の
で、各特性の比較を容易にするため各特性のピーク値が
同一になるように制御部(19)内の増幅器の増幅率を
調整しである。
フィルタ(18)を全く取付けないときの検出感度の特
性Aは、第5図(blにも示したように光センサ(10
)に近い部分にピーク(P)を持し、光センサ(10)
から遠ざかると急激に減衰する。次に61%の透過率を
持つフィルタ(18)を−枚用いたときの検出感度の特
性Bは、特性Aに較べると光センサ(10)に近い部分
から遠ざかった部分への特性の傾きが少し緩やかになる
、次に61%の透過率を持つフィルタ(18)を二枚重
ねて透過率0.37%とした場合の特性Cは、この傾き
がさ・らに緩やかになる。そして61%の透過率を持つ
アイルタ(18)を三枚重ねて透過率23%とす菖、と
(、この検出感度の特性りはピーり(P)の部分の幅が
非常に長く、かつ遠い位置に向かう傾きも非常に緩やか
になる。従って略一定のマージン(M)を保って受光出
力の判定レベル(J)を設定すると、透過率23%のフ
ィルタ(18)を取付けた場合は、フィルタを全く使用
しない場合に比べて有効な検出範囲を5倍以上にするこ
とができる。
第1の発明の入射量調整手段は、交差部分(17)のど
こから反射した光であるかによって受光素子(15)へ
の入射光9を調整するものである。従って、この入射量
調整手段は、この目的に応するものであればよく、光学
的な絞り等であってもよい、またこの入射量調整手段を
取付は易くするため第2図に示すように複数の光ファイ
バ(21)・・・を用いてもよい、この光ファイバ(2
1)・・・は、夫々の一端を一個の受光素子(15)に
集中して対向させ、夫々の他端をレンズ(13)  (
16)を結ぶ方向に沿って直線状に並べてレンズ(1G
)と対向させている。このように複数の光ラアイバ(2
1)・・・を用いると、各光フアイバ毎に、異なるフィ
ルタ(18)・・・を取付けることができ、所望の特性
を得るための製作が確実に行える利点が生じる。
次に第2の発明について説明する。
第2の発明は投光素子(12)から上記交差部分(17
)への投射量を、光センサ(10)に近い位置へは、遠
い位置に比べて少なくすることにより、近い位置と遠い
位置の検出感度を均等化しようとするものである。
第2の発明の実施例を第3図に示す。これは複数の投光
素子(12)・・・を用い、これをレンズ(13)  
(16)の中心を結ぶ直線方向に沿って並べ、各投光素
子(12)・・・への供給電流を異ならせるものである
。すなわら、投射量調整手段であるLEDドライバ(2
2)・・・の出力電流に差を付ける(ll<、I2)こ
とにより、外側(図面上側)にあって、上記交差部分(
17)の光センサに近い位置゛を多く照射する投光素子
(12)への供給電流8′仇より少なくする。
この第2 (7?’発明は、第1図及び第2図に示した
ようにフィルタ等の光減衰手段を用いる構造によって実
施することもできる。すなわち、上記フィルタ(18)
・・・を受光素子(15)の前にではなく、投光素子(
12)の前に配置するのである。
次に第3の発明について説明する。
第3の発明は、受光出力の増幅率を、光センサに近い位
置で反射した光による出力成分か、遠い位置で反射した
光による出力成分かによって変化させて近い位置と遠い
位置の検出感度を均等化するものである。
この実施例を第4図に示す。すなわちレンズ(13) 
 (16)の中心を結ぶ直線方向に沿って並べた複数の
受光素子(15)・・・を用い、制御部(19)におい
て各受光素子(15)・・・の出力を増幅する増幅器(
増幅度調整手段)  (23)・・・の増幅率を外側に
あるもの程に小さくする(A1くA2 <A 3) *
そして、これらの増幅出力の和をもって受光出力とする
。な・お受光素子(15)・・・の数は2個以上であれ
ばよく、増幅率は、均一な特性が得られるように適宜の
設定する。
このように複数の受光素子(15)・・・を用いる場合
はフォトダイオードアレイのように、複数の素子が一体
化されたものを使用すると製作が容易である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、投光器の投射方向と受光器の受光方向
を交差させ、その反射光によって、物体の識別を行う光
センサにおいて、交差部分の浅い位置と深い位置とで検
出感度を均等化することができ、検出深度を従来の数倍
以上にできる。
従って被検出物を光センサに対して一定の距離に保つ必
要がなくなり、光センサの用途を拡大することができる
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は第1の発明の光センサの実施例の構成を
示す図、築1図(blは、その特性を示す図、第2図は
第1の1発明の他の構成例を示す図、第3図は茅2の7
発明の一実施例の投光器部分を示す図、第4図は第3の
発明の一実施例の受光器部分を示す図である。 第5図(a)は従来の光センサの一実施例の構成を示す
図、第5図(b)はその特性を示す図、第6図は従来の
光センサによって近い位置と遠い位置にある物体を同時
に識別する場合の不具合を説明するための図である。 (10) −・光センサ、   (IIL−投光器、(
12> −受光素子、   (13) −レンズ、(1
4)−・−受光器、    (15)−・・受光素子、
(16)・−レンズ、    (17) −交差部分、
(18) −入射量開整手段(フィルタ)、(22)−
・−投射量刑整手段、 (23) −増幅度誠整手段。 特 許 出願人 北陽電機株式会社 代    理    人   江   原   省  
 吾第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レンズによって投光素子の光の投射範囲をビーム
    状に絞った投光器と、レンズによって受光素子への光の
    入射範囲をビーム状に絞った受光器を、被検出範囲に対
    して光の投射方向と入射方向に所定の角度を持たせて同
    じ側に配置し、投射範囲と入射範囲の交差部分からの反
    射光による受光出力が所定のレベルを越えるか否かによ
    って物体の識別を行う光センサにおいて、投光素子から
    投射され上記交差部分の光センサに近い位置で反射して
    受光素子に入射する光を、遠い位置で反射して受光素子
    に入射する光よりも多く減衰させる入射量調整手段を設
    けたことを特徴とする光センサ。
  2. (2)レンズによって投光素子の光の投射範囲をビーム
    状に絞った投光器と、レンズによって受光素子への光の
    入射範囲をビーム状に絞った受光器を、被検出範囲に対
    して光の投射方向と入射方向に所定の角度を持たせて同
    じ側に配置し、投射範囲と入射範囲の交差部分からの反
    射光による受光出力が所定のレベルを越えるか否かによ
    って物体の識別を行う光センサにおいて、投光素子から
    交差部分の光センサに近い位置に投射する光を、遠い位
    置に投射する光よりも弱くする投射量調整手段を設けた
    ことを特徴とする光センサ。
  3. (3)レンズによって投光素子の光の投射範囲をビーム
    状に絞った投光器と、レンズによって受光素子への光の
    入射範囲をビーム状に絞った受光器を、被検出範囲に対
    して光の投射方向と入射方向に所定の角度を持たせて同
    じ側に配置し、投射範囲と入射範囲の交差部分からの反
    射光による受光出力が所定のレベルを越えるか否かによ
    って物体の識別を行う光センサにおいて、投光素子から
    投射され上記交差部分の光センサに近い位置で反射した
    光による受光出力成分の増幅度を、遠い位置で反射した
    光による受光出力成分の増幅度よりも小さくする増幅度
    調整手段を設けたことを特徴とする光センサ。
JP63266672A 1988-10-21 1988-10-21 光センサ Pending JPH02112783A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0333389U (ja) * 1989-08-08 1991-04-02
JP2009047433A (ja) * 2007-08-13 2009-03-05 Ihi Corp レーザ距離測定装置の感度調整方法及びレーザ距離測定装置
JP2010282566A (ja) * 2009-06-08 2010-12-16 Murata Machinery Ltd 走行車
JP2013170962A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Ricoh Co Ltd 距離測定装置

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