JPH0418249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】

本発明は、投光手段から検知エリアに投光され
る光ビームの被検知物体による反射光を受光手段
にて受光し、受光手段の出力に基づいて検知エリ
ア内の被検知物体の有無を検知する反射型光電ス
イツチに関するものである。

【背景技術】

従来の反射型光電スイツチとしては、投光手段
から検知エリアに投光した光の被検知物体による
反射光を受光手段にて受光し、被検知物体からの
反射光量の大小によつて被検知物体の有無を判定
するものがある。このような反射型光電スイツチ
にあつては、被検知物体の後方に高反射率の物体
がある場合や、被検知物体の反射率が異なる場合
などにおいて測距誤差が生じて誤動作が発生（検
知距離が変化）するという問題があつた。 そこで、このような誤動作を防止するようにし
た反射型光電スイツチとして、発明者らが特願昭
58−14163号として出願している三角測量方式の
ものがある。 この反射型光電スイツチを第４図及び第５図に
示す。この反射型光電スイツチの投光手段１は、
投光用発光素子１２と、投光タイミングを設定す
るクロツクパルスを発生する発振回路１０と、投
光用発光素子１２を駆動するドライブ回路１１
と、凸レンズよりなる投光用光学系１３とで構成
され、投光用発光素子１２から発せられる光を投
光用光学系１３で光ビームＰに成形して検知エリ
アに投光する。 上記投光手段１から所定距離l₀をおいた側方に
は凸レンズからなる受光用光学系２を配置してあ
り、この受光用光学系２で被検知物体Ｘによる光
ビームＰの反射光Ｒを集光する。 この受光用光学系２の集光面には位置検出手段
４を配置し、集光スポツトＳの位置（距離ｌに対
応してＭ方向に移動する）に対応した位置信号
I_A，I_Bを出力する。上記位置検出手段４として
は、例えば１次元位置検出素子（PDS）を用い
ることができ、この出力信号は相反した信号とな
つている。ところで、第６図ａ〜ｃは、夫々被検
知物体Ｘまでの距離がlb，la，lcである場合にお
ける位置検出手段４上の集光スポツトＳの位置を
示している。なお、上述の１次元位置検出素子に
代えて２個のフオトダイオードをＭ方向（集光ス
ポツトＳの移動方向）に連設したものを位置検出
手段４として用いてもよいことは言うまでもな
い。 判別制御手段５は、上記位置検出手段４の出力
に基づいて被検知物体Ｘが所定の検知エリア内に
存在するかどうかを判別して出力回路６を制御す
る。 この判別制御手段は、上記位置検出手段４から
出力される位置信号（相反する電流信号I_A，I_B）
を夫々増幅して電圧信号V_A，V_Bに変換する受光
回路２１ａ，２１ｂと、受光回路２１ａ，２１ｂ
の出力を対数増幅する対数増幅回路２２ａ，２２
ｂと、対数増幅回路２２ａ，２２ｂの出力lnV_A，
lnV_Bの差を演算する減算回路２３と、減算回路
２３の出力lnV_A，lnV_Bと距離設定用ボリユーム
VRにて設定される基準電圧V_Sとを比較電圧コン
パレータよりなる比較回路２４と、比較回路２４
の出力を発振回路１０の出力に基づいてチエツク
（クロツクパルスに同期してレベルを判定）する
ことにより誤動作を防止する信号処理回路２５と
で構成してある。なお、比較回路２４では、減算
回路２３の出力lnV_A，lnV_Bが第７図に示すよう
に基準電圧V_S以下のとき（被検知物体Ｘが検知
エリア内に存在するとき）に出力が“Ｈ”レベル
となる。そして、上記信号処理回路２５から物体
検知信号が出力されたとき、出力回路５が駆動さ
れる。 なお、被検知物体Ｘが検知エリアの遠点（検知
距離）に存在する場合における集光スポツトＳの
位置（I_A，I_Bが同一値になる中央位置）が第６図
ｂになるように光学系１３，２及び光フアイバ
７，８ａ，８ｂの相対位置を設定するようにすれ
ば、受光回路２１ａ，２１ｂの出力V_A，V_Bを比
較回路２４にて直接に比較してその大小を判定す
ることにより、比較回路２４の出力として物体検
知信号を得ることができ、回路構成が簡単になる
とともに、距離設定用ボリユームVRによる調整
作業も不要になる。 ところで、このような従来例において、被検知
物体Ｘが近距離（例えば第４図中の距離ld）に存
在すると、受光用光学系２にて集光される反射光
Ｒが位置検出手段４に入射せず、位置検出手段４
の出力の信号レベルが小さくなつて（あるいは零
になつて）、物体検知動作が不能になる問題があ
つた。 第３図に示す実線は上記従来例の距離ｌに対す
る減算回路２３の出力lnV_A／V_Bを示すもので、
被検知物体Ｘが近距離に存在する場合において、
位置検出手段４への入射光がないために減算回路
２３の出力lnV_A／V_Bが得られず、被検知物体Ｘ
が近距離に存在する場合において、不感領域L₀
が発生していることを示す。なお、位置検出手段
４に入射される光が少なくなつて、出力される位
置信号I_A，I_Bの電流レベルが受光回路２１ａ，２
１ｂにおいて処理できる電流レベル以下になる
と、誤動作が発生することになるため、検知動作
をオフするようになつている。また、検知距離
（検知エリアの遠点）の設定可能範囲Ｌは減算回
路の出力lnV_A／V_Bが正の領域に設定されている。 つまりは、この種の光電スイツチでは、検知距
離よりも手前に被検知物体Ｘが存在する場合には
検知信号が出力され、検知距離よりも遠くに被検
知物体Ｘがある場合に検知信号が出力されないよ
うに設定されるべきであるにもかかわらず、光電
スイツチの真近に不感領域が発生してしまうとい
う問題があるのである。

【発明の目的】

本発明は上述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、被検知物体が近距
離に存在する場合において物体検知動作が不能に
なることがなく、不感領域を殆ど無くすことがで
きる反射型光電スイツチを提供することにある。

【発明の開示】

（実施例） 第１図及び第２図に本発明の一実施例を示す。
本実施例の反射型光電スイツチでは、両光学系
２，１３を光学ブロツクＡとして投光用発光素子
１２及び位置検出手段４から分離し、光学ブロツ
クＡと投光用発光素子１２及び位置検出手段４と
の間を夫々光フアイバ７，８ａ，８ｂにて光学的
に接続してある。このようにすれば、反射型光電
スイツチを狭いスペースに配設しやすくなる。な
お、２個のフオトダイオードを連設して位置検出
手段４を形成したものでは、各フオトダイオード
を受光用光フアイバ８ａ，８ｂの出光端面に夫々
光結合し、各フオトダイオードの出力を受光回路
２１ａ，２１ｂに入力すればよい。 夫々の投受光用光フアイバ７，８ａ，８ｂは保
持体３０に穿設された保持孔３５，３６に挿入し
て所定間隔で保持してある。なお、保持孔３５の
前面部には光源径を小さくするアパーチヤ３９を
設けてある。 投受光用光学系２，１３は小型の凸レンズより
なり、ケース３１を構成するボデイ３１ａの前面
に、投受光用開口３２ａ，３２ｂを形成して夫々
の投受光用光学系２，１３を収納保持するレンズ
ホルダ部３２を形成してある。そして、夫々の開
口３２ａ，３２ｂにはレンズ保護を兼ねるフイル
タ３３ａ，３３ｂを被着する。 上記保持体３０はボデイ３１ａの所定位置に嵌
合して収められ、カバー３１ｂを被着すると、光
学ブロツクＡが形成される。つまり、このように
して保持体３０で光フアイバ７，８ａ，８ｂを保
持し、この保持体３０をさらにケース３１に固定
することで、光フアイバ７，８ａ，８ｂを光学ブ
ロツクＡを取り付けるケース３１に位置決めして
固定できるようにしてある。 ところで、本実施例では、受光用光学系２と受
光用光フアイバ８ａ，８ｂの受光面との間の光路
の側方に、Ｖ字状反射板３４を取り付ける構造と
してある。つまり、このＶ字状反射板３４で、近
距離の被検知物体による反射光の内で受光用光学
系２により位置検出手段４（受光用光フアイバ８
ａ，８ｂの受光面）上に集光されない光を、位置
検出手段４（受光用光フアイバ８ａ，８ｂの受光
面）上の適所に入射させる光路変更手段９を構成
してある。 このようにすれば、例えば、距離ldに被検知物
体Ｘが存在する場合においても、受光用光学系２
にて集光された光の内で、従来例では位置検出手
段４に入射されないようになつていた光も、反射
板３４で反射して位置検出手段４の一方側（被検
知物体Ｘが近距離にあつた場合における集光スポ
ツトＳの移動側）に入射させることができる。 第３図の点線は本実施例における減算回路３の
出力lnV_A／V_Bを示し、従来例における不感領域
L₀に被検知物体Ｘが存在する場合においても、
受光回路２１ａ，２１ｂにて十分信号処理が行え
る電流レベルの信号電流I_A，I_Bが出力され、減算
回路２３の出力lnV_A／V_Bとして距離Ｌに応じた
レベルの信号が得られており、不感領域L₀′を殆
ど無くすことができる。 なお、上記実施例の場合には反射面が平面にな
つていたが、凹面として受光用光学系２にて集光
された光の内で、従来例では位置検出手段４に入
射されないようになつていた光を、位置検出手段
４の一方側に集中的に入射させるようにしてもよ
い。この場合には、第３図中の一点鎖線で示すよ
うに、被検知物体Ｘが至近距離に存在する場合に
あつても、減算回路２３の出力lnV_A／V_Bとして
距離ｌに略正確に対応した信号が得られ、不感領
域をより確実に少なくすることができる。さら
に、上記実施例の場合には光路変更手段９を反射
板で形成していたが、プリズムあるいは光フアイ
バを用いて形成してもよい。

【発明の効果】

本発明は上述のように、投光用光源から発せら
れる光を投光用光学系にて光ビームに成形して検
知エリアに投光する投光手段と、投光手段の側方
に所定距離をもつて配置され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置され被検知物体までの距
離に応じて集光面内で移動する集光スポツトの位
置に対応した位置信号を出力する位置検出手段
と、位置検出手段の出力に基づいて被検知物体が
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判別制御手段とを備えた反
射型光電スイツチにおいて、両光学系を光学ブロ
ツクとして投光用光源及び位置検出手段から分離
すると共に、光学ブロツクと投光用光源及び位置
検出手段との間を夫々光フアイバにて光学的に接
続し、光学ブロツクを取り付けるケースに位置決
めして夫々の光フアイバを固定し、近距離の被検
知物体による反射光であつて受光用光学系により
位置検出手段上に集光されない光を位置検出手段
上の適所に入射させる光路変更手段を受光用光学
系から位置検出手段に対応する光フアイバに至る
光路の側方に設けてあるので、被検知物体が近距
離に存在し、受光用光学系にて集光された光が位
置検出手段に直接に入射されない場合に、この光
を光路変更手段によつて反射させて位置検出手段
の適所に入射させることができ、被検知物体が近
距離にあつても確実に検出できる。つまり、本発
明では近距離に存在する被検知物体を検知できな
い不感領域を殆ど無くすことができる。しかも、
発明では、両光学系を光学ブロツクとして投光用
光源及び位置検出手段から分離すると共に、光学
ブロツクと投光用光源及び位置検出手段との間を
夫々光フアイバにて光学的に接続し、光学ブロツ
クを取り付けるケースに位置決めして夫々の光フ
アイバを固定し、近距離の被検知物体による反射
光であつて受光用光学系により位置検知手段上に
集光されない光を位置検出手段上の適所に入射さ
せる光路変更手段を受光用光学系から位置検知手
段に対応する光フアイバに至る光路の側方に設け
てあるので、位置検出手段、光学系及び光路変更
手段の位置関係が固定され、このため不感領域が
変動する恐れがなく、確実に不感領域を小さくす
るという効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部の断面図、第
２図は同上の要部の分解斜視図、第３図は同上の
動作説明図、第４図は従来の反射型光電スイツチ
の要部の概略構成図、第５図は同上の回路構成を
示すブロツク図、第６図は位置検出手段の動作説
明図、第７図は被検知物体の検知動作の説明図で
ある。 １は投光手段、２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、７，
８ａ，８ｂは光フアイバ、９は光路変更手段、１
３投光用光学系、３１はケースである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 投光用光源から発せられる光を投光用光学系
   にて光ビームに成形して検知エリアに投光する投
   光手段と、投光手段の側方に所定距離をもつて配
   置され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
   置され被検知物体までの距離に応じて集光面内で
   移動する集光スポツトの位置に対応した位置信号
   を入力する位置検出手段と、位置検出手段の出力
   に基づ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判
   別制御手段とを備えた反射型光電スイツチにおい
   て、両光学系を光学ブロツクとして投光用光源及
   び位置検出手段から分離すると共に、光学ブロツ
   クと投光用光源及び位置検出手段との間を夫々光
   フアイバにて光学的に接続し、光学ブロツクを取
   り付けるケースに位置決めして夫々の光フアイバ
   を固定し、近距離の被検知物体による反射光であ
   つて受光用光学系により位置検出手段上に集光さ
   れない光を位置検出手段上の適所に入射させる光
   路変更手段を受光用光学系から位置検知手段に対
   応する光フアイバに至る光路の側方に設けたこと
   を特徴とする反射型光電スイツチ。