JPH03146806A - 微小物体外れ方向検出装置 - Google Patents

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、例えばボンディングワイヤ等の微小線材その
他の微小物体が所定の検知領域から外れようとしたとき
に、外れる瞬前においてその外れ方向を検出する微小物
体外れ方向検出装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、微小物体が所定の検知領域に存在するか否かを検
出する微小物体検知装置は知られているが、微小物体の
検知領域からの外れ方向を検出する装置は存在しなかっ
た。

前記従来の微小物体検知装置は、光の回折現象を利用し
て微小物体の存在の有無を検出するものである〈例えば
特願昭６２−３３５６５３号参照）。

すなわち、点光源に近い投光素子とこの投光素子をドラ
イブする発振回路と投光素子による投射光から所定の検
知領域を設定するための投光レンズからなる投光部と、
投光系に光軸を合わせて対向装置され、検知領域からの
光を集束する結像レンズと結像レンズの焦点に設けられ
た受光素子からなる受光部とを備え、受光素子として、
非回折光を受光するように光軸上に配置した非回折光受
光素子と、検知領域に存在する微小物体による回折光を
受光するように非回折光受光素子の外側に配置した回折
光受光素子とが用いられている。

投光素子を発振回路でドライブすることによりパルス変
調光を出射させる。検知領域に微小物体が存在しないと
きには、パルス変調光の回折は起こらず、結像レンズを
通ったパルス変調光はすべて光軸上の非回折光受光素子
に入射される。検知領域に微小物体が存在するときには
、パルス変調光が微小物体によって回折されるため、結
像レンズを通ったパルス変調光の大部分は非回折光受光
素子に入射されるが、残りの一部が外側の回折光受光素
子にも入射される。

非回折光受光素子による非回折光検出信号は、回折光受
光素子による回折光検出信号に同期したゲート信号とし
て用いられている。それは、回折光の信号強度が微弱で
あるために、外乱光と回折光とを識別することが困難な
ためである。

検知領域に微小物体が存在しないときには、回折光検出
信号が入力されないので、ゲート信号（非回折光検出信
号）が入力されても、結局、微小物体検出信号は出力さ
れず、検知領域に微小物体が存在しないと判定される。

検知領域に微小物体が存在するときには、回折光検出信
号が入力され、これに同期してゲート信号が入力される
ため、微小物体検出信号が出力されて検知領域に微小物
体が存在すると判定される。

しかしながら、この微小物体検知装置は、すでに述べた
とおり、検知領域における微小物体の存在の有無のみを
検出するものにすぎず、微小物体が検知領域内に存在す
る状態から検知領域外に外れようとする瞬前に、その外
れ方向を検出することはできない。

このような従来技術を利用して外れ方向を検出するには
、上記の微小物体検知装置を２つ用いる必要がある。そ
の概略構成を第７図に示す。

第１．第２の投光部３１３．３１ｂはそれぞれ前記の発
振回路と投光素子と投光レンズとからなるものであり、
第１．第２の受光部３２ａ、３２ｂはそれぞれ前記の結
像レンズと受光素子（非回折光受光素子および回折光受
光素子）とからなるものである。

第１の微小物体検知装置３３ａは、第１の投光部３１ａ
と第１の受光部３２ａとからなり、それらの光軸は一致
している。３４ａは第１の微小物体検知装置３３ａの検
知領域である。第２の微小物体検知装置３３ｂは、第２
の投光部３１ｂと第２の受光部３２ｂとからなり、それ
らの光軸も一致している。３４ｂは第２の微小物体検知
装置３３ｂの検知領域である。第１．第２の検知領域３
４ａ、３４．ｂが重複する領域が本来の微小物体検知領
域３４ｃとなる。

微小物体検知領域３４ｃに微小物体ｍが存在するときに
は、第１．第２の受光部３２ａ、３２ｂから検出信号“
Ｈ”、“Ｈ”が出力される。その状態から微小物体ｍが
２１方向に向けて微小物体検知領域３４Ｃから外れる瞬
前に、第１の受光部３２ａの検出信号が“Ｌ”、第２の
受光部３２ｂの検出信号が“１１”となり、外れ方向が
Ｚ１方向であると判定される。逆に、微小物体ｍが２２
方向に向けて微小物体検知領域３４ｃから外れる瞬前に
、第１の受光部３２ａの検出１３号が“Ｈ”第２の受光
部３２ｂの検出信号が“Ｌ”となり、外れ方向がＺ２方
向であると判定される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このように２つの微小物体検知装置３３
ａ、３３ｂを用いて微小物体外れ方向検出装置を構成し
た場合には、次のような問題点がある。

（ｉ）光学部品点数が多くなるためにコストがいたずら
に高くなる。

（１１）微小物体検知装置を２つも用いているために、
全体が大型化しスペース面で不利となる。

（ｉｉｉ　）第１．第２の検知領域３４ａ、３４ｂの重
複による微小物体検知領域３４Ｃが狭く、死角領域３４
ｄが大きい。死角領域を狭くしたり無くしたりする光学
的アライメントは非常に困難である。

本発明は、このような事情に鑑みて創案されたものであ
って、低コスト化および小型化を図ることができるとと
もに、広い微小物体検知領域をもち、その微小物体検知
領域からの微小物体の外れ方向を検出できるようにする
ことを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

すなわち、本発明の微小物体外れ方向検出装置は、互い
に対向して微小物体検知領域を形成する投光部および受
光部と、信号処理部とから構成され、前記受光部が、光
軸上に配置された非回折光受光素子と、この非回折光受
光素子の両側に配置された第１．第２の一対の回折光受
光素子とを備え、前記信号処理部が、ｉＩｊ記第１、第
２の両回折光受光素子による第１．第２の回折光検出信
号を非回折光受光素子による非回折光検出信号と比較し
ていずれか一方の回折光検出信号が非回折光検出信号よ
りも低しヘルになったときに検知領域外れ信号を出力す
る検知領域外れ判定回路と、前記第１．第２の回折光検
出信号どうしを比較してその比較結果の外れ方向判定信
号を前記検知領域外れ信号の入力のタイミングで出力す
る外れ方向判定回路とを備えていることを特徴とするも
のである。

〈作用〉 本発明の上記構成による作用は、次のとおりである。

すなわち、微小物体が微小物体検知領域内に存在してい
る場合、微小物体が光軸上にあれば第１゜第２の回折光
検出信号のレヘルは等しくなるが、正・逆いずれかの方
向に偏位しているときには、両回折光検出信号のレヘル
が相違することになる。

第１．第２のいずれの回折光検出信号が高しヘルになる
かは、微小物体の偏位方向による。

微小物体が微小物体検知領域内に存在しているときには
、第１．第２の回折光検出信号がともに非回折光検出信
号よりも高し・ヘルとなり、検知領域外れ判定回路は検
知領域外れ信号を出力しない。

微小物体が微小物体検知領域から正・逆いずれかの方向
に外れようとする瞬前に、その外れ方向に応じて一方の
回折光検出信号が非回折光検出信号よりも低しヘルとな
り、検知領域外れ判定回路は検知領域外れ信号を出力す
る。また、第１．第２の両回折光検出信号のレヘル差が
増大している。

第１．第２のいずれの回折光検出信号が高しヘルになる
かは、前述同様に微小物体の外れ方向による。外れ方向
判定回路は、第１．第２の回折光検出信号を比較し、検
知領域外れ信号を入力したタイミングで、微小物体の外
れ方向に応した外れ方向判定信号を出力する。この外れ
方向判定信号の“Ｈ”、“Ｌ”の区別によって微小物体
が微小物体検知領域から正・逆いずれの方向に外れよう
としているかを識別することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第３図は微小物体外れ方向検出装置の基本光学系を示す
概略構成図である。

投光部１は、投光素子２と、この投光素子２に光軸が一
致した投光レンズ３とからなる。投光素子２ば、投光レ
ンズ３の焦点位置よりわずかに投光レンズ３に近い側に
位置している。投光素子２としては、レーザダイオード
（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。

受光部４は、結像レンズ５と、これに対向した受光素子
６とからなる。投光部１と受光部４とは、互いに光軸が
一致する状態で対向してハツチングで示す微小物体検知
領域ａを形成している。受光素子６は、結像レンズ５の
焦点位置に位置している。

受光素子６は、第４図に示すように、光軸上に配置され
た受光面積の小さい非回折光受光素子７と、この非回折
光受光素子７の上下両側に配置された受光面積の大きい
第１．第２の回折光受光素子８ａ、８ｂとから構成され
ている。これら各受光素子７．８ａ、８ｂはフォトダイ
オード（ＰＤ）で構成されている。

第５図は微小物体ｍの位置と受光素子６の受光面におけ
る光強度分布との関係を示す。

第５図（ａ）は微小物体検知領域ａ内に微小物体ｍが存
在しない場合を示す。この場合、投光部１から出射され
結像レンズ５を介して受光素子６の受光面に入射する光
ビームは、光軸上にある非回折光受光素子７のめに集中
して入射し、第１第２の回折光受光素子８ａ、８ｂには
入射しない。

したがって、非回折光受光素子７から非回折光検出信号
が出力されるのに対し、第１．第２の回折光受光素子３
ａ、３ｂからは回折光検出信号は出力されない。

第５図（ｂ）は微小物体検知領域２〕内において光軸上
に微小物体ｍが存在している場合を示す。

この場合、光ビームが微小物体ｍによって回折されるた
め、光強度分布は大きく変化する。すなわち、非回折光
受光素子７には依然として高しヘルの光ビームが入射さ
れるが、第１．第２の回折光受光素子８ａ、８ｂにもレ
ヘルは低いが光ビームが入射される。両回折光受光素子
３ａ、３ｂにおいて光強度分布は同しヘルで対称である
。したがって、第１．第２の回折光受光素子８ａ、８ｂ
から同しヘルの回折光検出信号が出力される。非回折光
受光素子７からの非回折光検出信号のレヘルは不変であ
る。

第５図（Ｃ）は微小物体ｒｎが微小物体検知領域ａから
Ｚ１方向（正方向）に外れるようとする瞬前の状態を示
す。この場合、微小物体ｍによって回折された光ビーム
は、第２の回折光受光素子８ｂには入射するが、結像レ
ンズ５の開口制限を受けるため、第１の回折光受光素子
８ａにはほとんど入射しない。第５図（ｂ）の場合と比
べて、第１の回折光受光素子８ａへの入射光量は激減す
る。

第２の回折光受光素子８ｂへの入射光量は少し減少する
。非回折光受光素子７への入射光量は変わらない。

したがって、第１の回折光受光素子８ａからの回折光検
出信号のレヘルは大幅に低下するのに対して、第２の回
折光受光素子８ｂからの回折光検出信号のレヘルは少し
低下し、非回折光受光素子７からの非回折光検出信号の
レヘルは不変である。

１ 第５図（ｄ）は微小物体ｍが微小物体検知領域ａから２
２方向（逆方向）に外れるようとする瞬前の状態を示す
。この場合、微小物体ｍによって回折された光ビームは
、第１の回折光受光素子８ａには入射するが、第２の回
折光受光素子８ｂにはほとんど入射しない。第５図（Ｃ
）の場合と対照的である。第５図（ｂ）の場合と比べる
と、第２の回折光受光素子８ｂへの入射光景は激減する
。

第１の回折光受光素子８ａへの入射光量は少し減少し、
非回折光受光素子７への入射光量は変わらない。

したがって、第２の回折光受光素子８ｂからの回折光検
出信号のレヘルは大幅に低下するのに対して、第１の回
折光受光素子８ａからの回折光検出信号のレヘルは少し
低下し、非回折光受光素子７からの非回折光検出信号の
レヘルは不変である。

微小物体ｍが第５図（ｂ）と（Ｃ）との中間位置または
第５図（ｂ）と（ｄ）との中間位置に存在するときは、
微小物体ｍが光軸上に存在するときを基準として、微小
物体ｍが離れていく側の回２ 折光検出信号しヘルは不変であり、微小物体ｍが近づい
ていく側の回折光検出信号レヘルは光軸からの距離に応
して増減する。

以上の光強度分布をまとめると、第２図（ａ）のように
なる。ただし、ここで示された第１の回折光受光素子８
ａに対応した第】の回折光検出信号Ｓａ、第２の回折光
受光素子３　ｂに対応した第２の回折光検出信号ｓｂお
よび非回折光受光素子７に対応した非回折光検出信号（
スレノショルドレヘル信号５ｒｅｆ）は、次に説明する
第１図の回路において整流平滑された後のものである。

第１図は微小物体外れ方向検出装置の電気的構成を示す
ブロック回路図である。

投光部１における投光素子２は、発振回路９によってド
ライブされ、パルス変調光を出力するようになっている
。

受光部４における各受光素子７．３ａ、３ｂは、次段の
信号処理部１０に接続されている。信号処理部１０の回
路構成は次のとおりである。

第１．第２の回折光受光素子８ａ、８ｂはそれぞれ、定
常的な直流外乱光成分を除去する直流カット用結合コン
デンサｌｌａ、Ｉｌｂ、増幅回路１２ａ、１２ｂ、所要
の周波数成分のみを通過させるフィルタ１３ａ、１３ｂ
、整流回路１４ａ。

１４ｂ、平滑回路１５ａ、１５ｂを介して検知領域外れ
判定回路１６および外れ方向判定回路１７に接続されて
いる。

非回折光受光素子７も同様に、直流カット用結合コンデ
ンサ１１Ｃ１増幅回路１２Ｃ、フィルタ１３Ｃ１整流回
路１４Ｃ１平滑回路１５Ｃを介して検知領域外れ判定回
路１６および外れ方向判定回路１７に接続されている。

検知領域外れ判定回路１６は、第１のコンパレータＣｏ
ｌｌ１ｐ１と第２のコンパレータＣｏｍｐ２とオアゲ−
）ＯＲ１とから構成されている。外れ方向判定回路１７
は、第３のコンパレータＣｏｍｐ３とランチ回路１８と
から構成されている。

第１の回折光受光素子８ａに関連し第１の回折光検出信
号Ｓａを出力する平滑回路１５ａの出力端子は、第１の
コンパレータＣｏａ＋ｐｌの反転入力端５ 子（−）および第３のコンパレータＣｏｓｐ３の反転入
力端子（−）に接続されている。第２の回折光受光素子
８ｂに関連し第２の回折光検出信号ｓｂを出力する平滑
回路１５ｂの出力端子は、第２のコンパレータＣｏｍｐ
２の反転入力端子（−）および第３のコンパレータＣｏ
ｍｐ３の非反転入力端子（＋）に接続されている。非回
折光受光素子７に関連しスレッショルドレベル信号５ｒ
ｅｆを出力する平滑回路１５Ｃの出力端子は、第１のコ
ンパレータＣｏｍｐｌの非反転入力端子（＋）および第
２のコンパレータ（：、　ｏｍｐ２の非反転入力端子（
＋）に接続されている。

第１および第２のコンパレータＣｏｍｐｌ　、　　Ｃｏ
ｍｐ２の各出力端子はオアゲー）ＯＲ１の２入力端子に
接続され、第３のコンパレータＣｏｍｐ３の出力端子は
ランチ回路１８の入力端子に接続されている。

オアゲー）ＯＲ１は検知領域外れ信号Ｓｃを出力するも
ので、その出力端子は、ランチ回路１８のランチ入力端
子に接続されているとともに、外部出力端子Ｔ１を介し
てマイクロコンピュータ１９に接続されている。ランチ
回路１８は外れ方向判定信号Ｓｄを出力するもので、そ
の出力端子は、外部出力端子Ｔ２を介してマイクロコン
ピュータ１９に接続されている。ランチ回路１８はマイ
クロコンピュータ１９からの信号によってリセフトされ
るように構成されている。

なお、必要に応じて、第１．第２のコンパレータＣｏｍ
ｐｌ、　　Ｃｏｗρ２の出力端子を、各々インバータ２
０．２１を介してオアゲートＯＲ２の２入力端子に接続
し、オアゲー１−０Ｒ２から微小物体検知信号Ｓｅを外
部出力端子Ｔ３を介してマイクロコンピュータ１９に出
力するように構成してもよい。

検知領域外れ判定回路１６は、第１の回折光検出信号Ｓ
ａおよび第２の回折光検出信号ｓｂをスレソショルドレ
ヘル信号Ｓ　ｒｅｆと比較して、再回折光検出信号Ｓａ
、Ｓｂの少なくともいずれか一方がスレソショルドレヘ
ル信号Ｓ　ｒｅｆよりも低レベルになったときに“Ｈ”
レベルの検知領域外れ信号ＳＣを出力するものである。

また、外れ方向判定回路１７は、第１の回折光検出信号
Ｓａと第２の回折光検出信号ｓｂとレヘル比較して、そ
の比較結果の外れ方向判定信号Ｓｄ（“Ｈ”または“Ｌ
”）を、検知領域外れ信号Ｓｃの入力のタイミングで出
力するものである。

第１．第２の回折光受光素子８ａ、８ｂに関連する増幅
回路１２ａ、１２ｂの増幅率は、微小物体検知領域ａ内
に微小物体ｍが存在するときに、第１．第２の回折光受
光素子８ａ、８ｂに係る第１、第２の回折光検出信号Ｓ
ａ、Ｓｂのレベルが非回折光受光素子７に係るスレッシ
ョルドレベル信号５ｒｅｆよりも高くなるように、非回
折光受光素子７に関連する増幅回路１２Ｃの増幅率より
も充分に高く設定されている。

次に、この実施例の微小物体外れ方向検出装置の動作を
説明する。

発振回路９を駆動して投光素子２からパルス変調光を出
射させる。パルス変調光は投光レンズ３を介して微小物
体検知領域ａを形威し、この微小物体検知領域ａからの
パルス変調光が結像レンズ５を介して受光素子６に入射
する。受光素子６における第１．第２の回折光受光素子
８ａ、８ｂおよび非回折光受光素Ｔ−７は、入射光量に
応した電流を出力し、これが電圧に変換され、直流外乱
光成分を除去され、増幅、フィルタリング、整流、平滑
の各処理を施されて、それぞれ第１．第２の回折光検出
信号Ｓａ、Ｓｂおよびスレッショルドレベル信号５ｒｅ
ｆとして検知領域外れ判定回路Ｉ６および外れ方向判定
回路１７に入力される。

以下、検知領域外れ判定回路１６および外れ方向判定回
路１７の動作を第２図に基づいて詳しく説明する。第２
図の（ａ）は微小物体ｍの位置と第１．第２の回折光検
出信号Ｓａ、Ｓｂのレベルとの関係を示す特性図、（ｂ
）はそれに対応した各部の信号波形図である。

［１］微小物体ｍが第５図（ｂ）のように微小物体検知
領域ａ内で光軸上に在在するとき、第１第２の回折光受
光素子８ａ、８ｂに係る第１．第２の回折光検出信号Ｓ
ａ、Ｓｂのレベルは互いに等しく、かつ、いずれも非回
折光受光素子７に係るスレッショルドレベル信号Ｓ　ｒ
ｅｆよりも高くなっている。したがって、第１．第２の
コンパレークＣｏｍｐｌ、　　Ｃｏｍｐ２の出力は″ｌ
、″レヘルとなり、オアゲー）ＯＲ１の出力である検知
領域外れ信号Ｓｃは“Ｌ”レベルとなるから、ラッチ回
路］８にはラッチがかからず、ラッチ回路１８からは第
３のコンパレータＣｏｍｐ３の出力がそのまま出力され
る。この場合は、両回折光検出信号Ｓａ、Ｓｂのレベル
が等しいので“’　Ｌ　”レベルが出力される。

ただし、マイクロコンピュータ１９では、検知領域外れ
信号Ｓしが“Ｉ、゛レベルであるから、外れ方向判定信
号Ｓｄが“Ｉ、”レベルであったとしても、これを取り
込まない。

なお、インバータ２０．２１、オアゲート○Ｒ２を接続
した場合には、第１．第２のコンバータＣｏｍｐ１．　
　Ｃｏｍｐ２からの″１７″レヘルの信号がインバータ
２０．２１で反転されて“ｌ（”レベルとなり、これが
オアゲートＯＲ２を介して微小物体検知信号Ｓｅとして
マイクロコンビエータ１９に入力されるから、マイクロ
コンピュータ１９は微小物体ｍが微小物体検知領域ａ内
に花在すると判９ 定する。

［２］微小物体ｍが光軸からＺ１方向に変位するのに伴
って、第１の回折光検出信号Ｓａが次第に減少し、第３
のコンパレータＣｏｍｐ３の出力が“Ｉ４”レベルとな
る。

微小物体ｍがＺ１方向で微小物体検知領域ａの境界から
外れようとする暗部に、第１の回折光検出信号Ｓａのレ
ベルがスレッショルドレベル信号５ｒｅｆに達してそれ
を下回る結果、第１のコンパレータＣ０ＩＩＩ＋）１の
出力が″Ｌ″レヘルから”　Ｈ”レベルに反転する。こ
れがオアゲートＯＲＩを介して“Ｉ４”レベルの検知領
域外れ信号Ｓｃとしてラッチ回路１８のラッチ入力端子
に出力されるから、ランチ回路１８は、第３のコンパレ
ークＣｏｍｐ３からの“Ｈ”レベルの信号を外れ方１ｉ
ｉ１判定信号Ｓｄとして出力する。

マイクロコンピュータ１９は、“Ｈ”レベルの検知領域
外れ信号Ｓｃを入力して、“Ｔ−１”レベルの外れ方向
判定信号Ｓｄを取り込み、微小物体ｍの外れ方向がＺ１
方向であると判定する。

０ このように、微小物体ｍが検知領域ａから外れようとす
る暗部に外れ方向を判定するのは、外れた後に判定した
のでは微小物体ｍを検知領域ａ内に戻す動作が遅れてし
まい微小物体ｍに不都合が発生ずるからである（例えば
微小物体ｍがボンディングワイヤである場合；第６図に
関する後述の説明参照）。しかし、検知領域ａから外れ
ようとする暗部とはいっても、実質的に外れる瞬間であ
るといえる。

なお、インバータ２０．２１、オアゲー１〜○Ｒ２を接
続した場合には、次のようになる。すなわち、第１の回
折光検出信ＢＳ、３のレベルがスレッショルドレベル信
号５ｒｅｆを下回った状態でも、第２の回折光検出信号
ｓｂがスレッショルドレベル信号５ｒｅｆを上回ってい
る検知領域ａの境界線上までは、第２のコンパレータＣ
ｏｍｐ２の出力が“Ｌ”レベルであるから、インバータ
２１を介して反転されオアゲートＯＲ２から出力される
“Ｉ（”レベルの微小物体検知信号Ｓｅがマイクロコン
ピュータ１９によって入力される。

そして、マイクロコンピュータ１９は、−Ｈ”レベルの
微小物体検知信号Ｓｅと″Ｈ″レベルの外れ方向判定信
号Ｓｄとに基づいて、微小物体ｍが検知領域ａの境界線
上にあって、Ｚ１方向に外れようとしている暗部である
と判定する。

［３］上記の［２］とは逆に、微小物体ｍが光軸からＺ
２方向に変位するのに伴って、第２の回折光検出信号ｓ
ｂが次第に減少し、第３のコンパレータＣｏｍｐ３の出
力が”Ｌ″レヘルなる。微小物体ｍが２２方向で微小物
体検知領域ａの境界から外れるようとする暗部に、第２
の回折光検出信号ｓｂのレベルがスレソショルドレヘル
信号５ｒｅｆに達してそれを下回る結果、第２のコンパ
レータＣｏｍｐ２の出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベ
ルに反転する。これがオアゲー）ＯＲ１を介して”Ｈ”
レベルの検知領域外れ信号Ｓｃとしてランチ回路１８の
ランチ入力端子に出力されるから、う・ノチ回路１８は
、第３のコンパレータＣｏｍｐ３からの“Ｌ”レベルの
信号を外れ方向判定信号Ｓｄとして出力する。

マイクロコンピュータ１９は、ｕＨ”レベルの検知領域
外れ信号ＳＣを入力して、“Ｌ”レベルの外れ方向判定
信号Ｓ、ｄを取り込み、微小物体ｍの外れ方向がＺ２方
向であると判定する。

なお、インバータ２０，２１、オアゲートＯＲ２を接続
した場合には、次のようになる。すなわち、第２の回折
光検出信号ｓｂのレベルがスレソショルドレヘル信号５
ｒｅｆを下回った状態でも、第１の回折光検出信号Ｓａ
がスレッショルドレベル信号５ｒｅｆを上回っている検
知領域ａの境界線上までは第１のコンパレータＣｏｍｐ
ｌの出力が“Ｌ″レベルあるから、インバータ２０を介
して反転されオアゲー１−ＯＲ２から出力される“Ｈ”
レベルの微小物体検知信号Ｓｅがマイクロコンピュータ
１９によって入力される。

マイクロコンピュータ１９は、”　Ｈ”レベルの微小物
体検知信号ＳｅとＬ”レベルの外れ方向判定信号Ｓｄと
に基づいて、微小物体ｍが検知領域ａの境界線上にあっ
て、Ｚ２方向に外れようとしている暗部であると判定す
る。

３ 第６図は、上記した本実施例の微小物体外れ方向検出装
置の適用対象の一例である微小線材巻取機の概略構成を
示す。

２２は送出し用ボビン、２３は巻取り用ボビン、ｍは両
ボビン２２．２３間に巻き掛けられた微小線材ｍである
。微小線材巻取機においては、微小線材ｍのたるみ量を
適正な範囲に保つことが非常に重要である。たるみ量が
小さ過ぎると微小線材ｍにかかる張力が大き過ぎて、微
小線材ｍが不測に切断されてしまうおそれがあり、逆に
、たるみ量が大き過ぎると微小線材ｍが絡まって変形し
たり切断されたりするおそれがあるためである。

たるみ量を適正な範囲に保つためには、微小線材ｍの送
出し速度と巻取り速度とをたるみ量に応して的確に制御
する必要がある。しかし、従来、たるみ量が適正な範囲
かどうかをモニタするのに適当な方法がなかつために、
的確な速度制御が困難であった。特に、１０μｍオーダ
ーのボンディングワイヤの巻取りについては、ボンディ
ングワイヤの検知自体が困難であった。

４ しかるに、本実施例の微小物体外れ方向検出装置は、微
小線材ｍのたるみ量が適正な範囲から外れる方向をその
外れの暗部に検知して、フィードバンク制御によって送
出し速度と巻取り速度のいずれか一方または両方をコン
トロールする上で非常に好適である。

すなわち、前述の微小物体検知領域ａをたるみ量の適正
な範囲を定めるものとして設定し、微小物体検知領域ａ
から微小線材ｍが２１方向に外れようとする暗部にマイ
クロコンピュータ１９が前記のランチ回路１８から“Ｈ
”レベルの外れ方向判定信号Ｓｄを取り込んで、たるみ
量が許容最小値からさらに減少しようとしている暗部で
あることを判定し、送出し用ボビン２２の駆動モータの
ドライバに増速指令のフィードハック信号を出力するか
、または、巻取り用ボビン２３の駆動モータのトライバ
に減速指令のフィードバック信号を出力する。

これとは逆に、微小線＋Ａｍが検知領域ａからＺ２方向
に外れようとする暗部には“Ｌ”レベルの外れ方向判定
信号Ｓｄを取り込んで、たるみ量が許容最大値からさら
に増大しようとする暗部であることを判定し、前述とは
反対の減速または増速の指令のフィートハック信号を出
力する。

これによって、自動的に常に微小線＋Ａｍのたるみ量を
適正な範囲内に収めることができる。

なお、上述した実施例においては、発振回路９によって
投光素子２をドライブしてパルス変調光を出射させたが
、外乱光成分の影響がない場合には連続光としてもよい
。

〈発明の効果〉 以上のことから、本発明によれば、次のような効果が発
揮される。

すなわち、微小物体が微小物体検知領域から正逆いずれ
かの方向に外れるようとする暗部に、外れ方向判定回路
が微小物体の外れ方向に応して“Ｈ”または“■５”の
外れ方向判定信号を出力するように構成したので、微小
物体が微小物体検知領域から正・逆いずれの方向に外れ
ようとしているかを識別することができる。

そして、このような機能を、投光部と、非回折光受光素
子および一対の回折光受光素子を備えた受光部と、検知
領域外れ判定回路と外れ方向判定回路を備えた信号処理
部とによって発揮させるから、部品点数が少なくてすみ
低コスト化と小型化とを達成することができるとともに
、投光部と受光部とがＩＭｉだけであり、投光部からの
出射光の領域を微小物体検知領域とすることができるの
で、その微小物体検知領域を広いものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例に係り、第１図
は微小物体外れ方向検出装置の電気的構成を示すブロッ
ク回路図、第２図の（ａ）は微小物体の位置と第１．第
２の回折光検出信号のレヘルとの関係を示す特性図、（
ｂ）はそれに対応した各部の信号波形図、第３図は微小
物体外れ方向検出装置の基本光学系を示す概略構成図、
第４図は受光素子を拡大して示した正面図、第５図の（
ａ）〜（ｄ）は微小物体の位置と受光素子の受光１ 面における光強度分布との関係を示す特性図、第６図は
本実施例の微小物体外れ方向検出装置の適用対象の一例
である微小線材巻取機の概略構成図である。第７図は従
来の微小物体検知装置を用いて微小物体外れ方向検出装
置を構成した場合の概略構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに対向して微小物体検知領域を形成する投光
   部および受光部と、信号処理部とから構成され、 前記受光部が、光軸上に配置された非回折光受光素子と
   、この非回折光受光素子の両側に配置された第１、第２
   の一対の回折光受光素子とを備え、前記信号処理部が、
   前記第１、第２の両回折光受光素子による第１、第２の
   回折光検出信号を非回折光受光素子による非回折光検出
   信号と比較していずれか一方の回折光検出信号が非回折
   光検出信号よりも低レベルになったときに検知領域外れ
   信号を出力する検知領域外れ判定回路と、前記第１、第
   ２の回折光検出信号どうしを比較してその比較結果の外
   れ方向判定信号を前記検知領域外れ信号の入力のタイミ
   ングで出力する外れ方向判定回路とを備えていることを
   特徴とする微小物体外れ方向検出装置。