JPH0332757B2 - - Google Patents

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JPH0332757B2
JPH0332757B2 JP58014124A JP1412483A JPH0332757B2 JP H0332757 B2 JPH0332757 B2 JP H0332757B2 JP 58014124 A JP58014124 A JP 58014124A JP 1412483 A JP1412483 A JP 1412483A JP H0332757 B2 JPH0332757 B2 JP H0332757B2
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JP
Japan
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light
detected
spot
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optical system
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JP58014124A
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JPS59139519A (ja
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Motoo Igari
Yoshihiko Okuda
Aritaka Yorifuji
Yoshiaki Kanbe
Hitoshi Myashita
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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  • Electronic Switches (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は予め設定された検知エリア内に被検知
物体が存在するかどうかを判別して出力回路を制
御する反射型光電スイツチに関するものである。
〔背景技術〕
第1図および第2図はこの種の反射型光電スイ
ツチの基本例を示すもので、図中1は被検知物体
(X)に対してパルス変調光よりなる光ビーム
(P)を投光する投光手段であり、投光タイミン
グを設定する同期信号を発生する発振回路10
と、ドライブ回路11と、発光ダイオード、レー
ザーダイオードなどの投光素子12と、光ビーム
(P)を形成するコンデンサレンズよりなる投光
用光学系13とで形成されている。2は投光手段
1から所定間隔l0をもつて並置さされた受光手段
であり、投、受光手段1,2は被検知物体(X)
に対して三角測量的に配置されている。この受光
手段2は被検知物体(X)による反射光を集光す
るための凸レンズよりなる受光用光学系3と、受
光用光学系3の集光面に配設され、集光スポツト
(S)の位置に対応した位置信号を出力する位置
検出手段4とで構成されており、この位置検出手
段4は、受光用光学系3の集光面内に配置され集
光スポツト(S)の移動方向(矢印M)に連設さ
れた2個の受光素子20a,20bにて形成され
ている。この受光素子20a,20bとしてはホ
トトランジスタ、ホトダイオード、太陽電池、
CdSなどが用いられる。5は判別制御手段であ
り、位置検出手段4出力に基いて被検知物体
(X)が所定の検知エリア(DE)内に存在するか
どうかを判別して出力回路6を制御するようにな
つている。この判別制御手段5は、受光素子20
a,20bからの出力電流IA、IBを信号電圧VA
VBに増巾変換する受光回路21a,21bと、
対数増巾回路22a,22bと、対数増巾回路2
2a出力logVAから対数増巾回路22b出力
logVBを減算する減算回路23と、減算回路23
出力logVA/VBと検知エリア設定ボリウム(VR)
にて設定された動作レベルVSとを比較して減算
回路23出力logVA/VBが動作レベルVS以下の
ときHレベルを出力する比較回路24と、投光素
子12からの光ビーム(P)の投光タイミング
(発振回路10から出力される同期信号)に同期
して比較回路24出力をサンプリングすることに
より、被検知物体(X)が検知エリア(DE)内
に存在するかどうかを確実に判別するようにした
信号処理回路25とで形成され、信号処理回路2
5出力にて負荷制御用のリレー、負荷制御用の半
導体スイツチ素子などよりなる出力回路6を制御
するようになつている。なお、受光回路21a,
21bはパルス光信号のみを通し直流信号をカツ
トしたり、特定の周波数のみを通すバンドパスフ
イルタ回路を含むものである。
いま、被検知物体(X)が第3図aに示すよう
に反射型光電スイツチ(Y)から距離la、lb、lc
の位置a、b、cに存在する場合において、集光
面内に配設された受光素子20a,20bに対す
る集光スポツト(S)の位置はそれぞれ第3図b
のようになり、被検知物体(X)が光ビーム
(P)の投光方向に移動すると、集光ビーム(S)
が矢印M方向に移動して受光素子20a,20b
に入射する光量の比率が変化することになり、受
光素子20a,20bの出力電流IA、IBは集光ス
ポツト(S)の位置に対応した位置信号となる。
判別制御手段5では、受光回路21a,21bに
てこの電流IA、IBに比例した電圧VA,VBを形成
し、対数増巾回路22a,22bにて対数増巾し
た電圧logVA、logVBを減算回路23にて減算す
ることにより、減算回路23から受光素子20
a,20bに入射する光量の比率の対数値
logVA/VBが出力されることになる。この減算回
路23出力logVA/VBは被検知物体(X)の移動
に応じて変化し、反射型光量スイツチ(Y)から
被検知物体(X)までの距離lに対する減算回路
23出力logVA/VBは第4図に示すようになる。
したがつて、比較回路24の検知エリア設定ボリ
ウム(VR)にて動作レベル(VS)を適当に設定
することにより、正確な検知エリア(DE)が容
易に設定でき、減算回路23出力logVA/VBが動
作レベルVS以上となつたとき比較回路24出力
がHレベルとなり、信号処理回路25を介して出
力回路6が作動される。この場合、判別制御手段
5は、受光素子20a,20b出力のレベル比を
演算し、そのレベル比が予め設定された動作レベ
ルVSのとき出力回路6を作動させるようになつ
ており、被検知物体(X)による反射光(R)の
レベルと関係なく検知エリア(DE)が設定され
るようになつているので、検知エリア(DE)の
後方に存在する光反射率の大きい物体による誤動
作が防止できるとともに、被検知物体(X)の光
反射率に関係なく検知エリア(DE)を設定でき、
さらに投、受光用光学系13,3の汚れの影響を
受けることがないようになつている。
ところで、このような基本例において、分解能
すなわち検知エリア(DE)の設定精度が反射型
光電スイツチ(Y)から被検知物体(X)までの
距離(l)によつて異なり、被検知物体(X)が
遠くなるほど分解能が悪くなるという問題があつ
た。つまり、集光スポツト(S)は受光素子20
a,20b上を被検知物体(X)の移動に応じて
矢印M方向に移動するが、この集光スポツト
(S)の移動距離xはx=f・lo/l=k/lとなり被 検知物体(X)までの距離lに逆比例する。
但しfは受光用光学系3と受光素子20a,2
0bとの間隔であり、f・loは定数kである。上
式から明らかなように、集光スポツト(S)の移
動距離xは距離lが大きくなるほど小さくなり、
分解能が悪くなるわけである。また、被検知物体
(X)が近い場合と遠い場合とにおける受光素子
20a,20bへの入射光が大巾に異なり、判別
制御手段5が誤動作する場合があるという問題が
あつた。すなわち、受光素子20a,20bへ入
射する被検知物体(X)による反射光(R)の受
光量は距離lの2乗に反比例するので、距離lが
30mm〜300mmの範囲で変化すれば受光素子20a,
20bへの入射光量は102程度変化する。一方、
被検知物体(X)の光反射率を加味すれば、受光
素子20a,20bへの入射光量の変化範囲は
105程度となるが、判別制御手段5のダイナミツ
クレンジをあまり大きくとることができないの
で、検知エリア(DE)を近距離から遠距離まで
広い範囲に亘つて設定することができないという
問題があつた。
〔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、投、受光手段を被検知物体に対して三角測量
的に配置し、受光用光学系の集光面に配設された
位置検出手段にて集光スポツトの位置に対応した
位置信号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別して出力回路を制御
するようにした反射型光電スイツチにおいて、検
知エリアを近距離から遠距離までの広い範囲に亘
つて設定可能にすることを目的とするものであ
る。
〔発明の開示〕
実施例 1 第5図は第1発明の一実施例を示すもので、前
記第1図および第2図に示す基本例における位置
検出手段4に代えて、受光素子20a,20bを
集光スポツト(S)の移動方向(矢印M)と直角
方向に連設した位置検出手段4aを用いたもので
あり、受光素子20a,20bの境介線(E)は集光
スポツト(S)の軌跡内に位置し、被検知物体
(X)が移動して集光スポツト(S)が矢印M方
向に移動した場合における両受光素子20a,2
0bの受光面積差が連続的に変化するように上記
境介線(E)を集光スポツト(S)の移動方向(矢印
M)と直角方向に適当に変位させるようにしてあ
る。ここに、境介線(E)の変位量は距離lが変化し
た場合における集光スポツト(S)の移動距離x
に対する両受光素子20a,20bの受光面積比
の変化量が略一定になるように設定され、被検知
物体(X)が近い(例えば第3図aの位置)場合
における両受光素子20a,20bの受光面積比
を小さく、遠くなるに従つて(例えば第3図aの
位置b、c)、両受光素子20a,20bの受光
面積比が徐々に大きくなるように設定してある。
すなわち、集光スポツト(S)の移動距離xは前
述のようにx=k/lとなり、これをグラフで示す と第6図のようになる。ところで、集光スポツト
(S)の移動距離xが小さい部分での受光素子2
0a,20b出力のレベル比を大きくして等分解
能を実現するには、この曲線x=k/lをキヤンセ ルするような曲線x=−k/R−2mに基いて受光素子 20a,20bの面積を変化させれば良いことに
なる。
(第1発明の効果) 以上のように、第1発明は受光用光学系の集光
面内に配設され、被検知物体が光ビームの投光方
向に移動した場合における集光スポツトの移動方
向と直角方向に連設された2個の受光素子にて位
置検出手段を構成するとともに、両受光素子出力
のレベル比が予め設定された動作レベルのとき出
力回路を作動させるように判別制御手段を構成
し、集光スポツトの軌跡内に両受光素子の境介線
位置させるとともに被検知物体が移動して集光ス
ポツトが移動した場合における移動距離に対する
両受光素子の受光面積比の変化量が略一定となる
ように上記境介線を集光スポツトの移動方向と直
角方向に適当に変位させるようにしたものであ
り、被検知物体までの距離が大きくなつても分解
能が悪くならないようにすることができ、検知エ
リアを近距離から遠距離までの広い範囲に亘つて
正確に設定できるという利点を有するものであ
る。
実施例 2 第7図は第2発明の一実施例を示すもので、前
記第1図および第2図に示す基本例における位置
検出手段4と同様に、受光素子20a,20bを
集光スポツト(S)の移動方向(矢印M)に連設
した位置検出手段4bを用いたものであり、被検
知物体(X)が近ずく方向に移動した場合におけ
る集光スポツト(S)の移動により両受光素子2
0a,20bの受光面積が小さくなるようにする
受光制御手段を設けてある。第7図aでは受光素
子20a,20bの表面にマスク30を被着する
ことにより集光スポツト(S)の移動距離xに対
して所定の受光面積が得られるようにし、第7図
b,cではそれぞれ受光素子20a,20bを端
部が切欠31された形状に成形して所定の受光面
積が得られるようにしたものである。
いま、実施例2にあつては、集光スポツト
(S)の移動距離xに対する受光面積の変化によ
る受光量の補正は、被検知物体(X)が近い場合
の集光スポツト(S)に対する受光面積を小さく
するとともに、被検知物体(X)が遠い場合にお
ける受光面積を大きくすることにより行なつてお
り、距離lの変化による受光素子20a,20b
の受光量差が小さくなるので、判別制御手段5の
受光回路21a,21b、対数増巾回路22a,
22bなどのダイナミツクレンジが小さい場合に
あつても検知エリア(DE)を近距離から遠距離
までの広い範囲に亘つて設定可能となる。ここ
に、受光面積の変化は1/l2の曲線と直線mを対称軸 として対称な1/(l−2m)2の曲線に基いて変化さ せれば、距離lによる受光量の変化をほぼキヤン
セルできることになる。
(第2発明の効果) 以上のように第2発明は、受光用光学系の集光
面内に配設され、被検知物体が光ビームの投光方
向に移動した場合における集光スポツトの移動方
向に連設された2個の受光素子にて位置検出手段
を構成するとともに、両受光素子出力のレベル比
が予め設定された動作レベルのとき出力回路を作
動させるように判別制御手段を構成し、被検知物
体が近ずく方向に移動した場合における集光スポ
ツトの移動により両受光素子の受光面積が小さく
なるようにする受光制限手段を設けたものであ
り、被検知物体が近ずくにしたがつて受光素子の
受光量が少なくなるようにして被検知物体までの
距離lの変化による受光素子の受光量差が小さく
なるので、判別制御手段のダイナミツクレンジが
小さい場合にあつても検知エリアを近距離から遠
距離までの広い範囲に亘つて設定することができ
るという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る基本例の構成を示す図、
第2図は同上のブロツク回路図、第3図および第
4図は同上の動作説明図、第5図は本発明一実施
例の動作および構成を示す要部上面図、第6図は
同上の動作説明図、第7図a,b,cは他の実施
例の要部上面図、第8図は同上の動作説明図であ
る。 1は投光手段、2は受光手段、3は受光用光学
系、4は位置検出手段、5は判別制御手段、6は
出力回路、20a,20bは受光素子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検知物体に対して光ビームを投光する投光
    手段と、投光手段から所定間隔をもつて配置され
    光軸が光ビームと交叉し被検知物体による光ビー
    ムの反射光を集光する受光用光学系と、受光用光
    学系の集光面に配設され集光スポツトの位置に対
    応した位置信号を出力する位置検出手段と、位置
    検出手段出力に基いて被検知物体が所定検知エリ
    ア内に存在するかどうかを判別して出力回路を制
    御する判別制御手段とを具備して成る反射型光電
    スイツチにおいて、受光用光学系の集光面内に配
    設され、被検知物体が光ビームの投光方向に移動
    した場合における集光スポツトの移動方向と直角
    方向に連設された2個の受光素子にて位置検出手
    段を構成するとともに、両受光素子出力のレベル
    比が予め設定された動作レベルのとき出力回路を
    作動させるように判別制御手段を構成し、集光ス
    ポツトの軌跡内に両受光素子の境介線を位置させ
    るとともに被検知物体が移動して集光スポツトが
    移動した場合における移動距離に対する両受光素
    子の受光面積比の変化量が略一定となるように上
    記境介線を集光スポツトの移動方向と直角方向に
    適当に変位させるようにして成ることを特徴とす
    る反射型光電スイツチ。 2 被検知物体に対して光ビームを投光する投光
    手段と、投光手段から所定間隔をもつて配設され
    光軸が光ビームと交叉し被検知物体による光ビー
    ムの反射光を集光する受光用光学系と、受光用光
    学系の集光面に配設され集光スポツトの位置に対
    応した位置信号を出力する位置検出手段と、位置
    検出手段出力に基いて被検知物体が所定検知エリ
    ア内に存在するかどうかを判別して出力回路を制
    御する判別制御手段とを具備して成る反射型光電
    スイツチにおいて、受光用光学系の集光面内に配
    設され、被検知物体が光ビームの投光方向に移動
    した場合における集光スポツトの移動方向に連設
    された2個の受光素子にて位置検出手段を構成す
    るとともに、両受光素子出力のレベル比が予め設
    定された動作レベルのとき出力回路を作動させる
    ように判別制御手段を構成し、被検知物体が近づ
    く方向に移動した場合における集光スポツトの移
    動により両受光素子の受光面積が小さくなるよう
    にする受光制限手段を設けたことを特徴とする反
    射型光電スイツチ。
JP58014124A 1983-01-31 1983-01-31 反射型光電スイツチ Granted JPS59139519A (ja)

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JPS59139519A JPS59139519A (ja) 1984-08-10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61105477A (ja) * 1984-10-29 1986-05-23 Nec Corp レ−ザ光警報装置
JPS61204577A (ja) * 1985-03-08 1986-09-10 Hitachi Cable Ltd 反射型光センサ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4919810A (ja) * 1972-04-15 1974-02-21
JPS57172269A (en) * 1981-04-17 1982-10-23 Omron Tateisi Electronics Co Limited reflection type photoelectric detector

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