JPH0426691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被測定体との距離を光学的手段によ
り測定するようにした反射型距離センサ、特には
距離検出要素として半導体位置検出素子を用いた
反射型距離センサに関する。

［従来技術］ 第４図には従来における反射型距離センサの一
例が示されている。この第４図において、１は被
測定体２に投光するように設けられた発光ダイオ
ード或はレーザビーム発生器等より成る発光素
子、３は発光素子１による投光の被測定体２での
反射光を被測定体２との距離に応じた受光点で受
光するように設けられた周知構成の一次元型半導
体位置検出素子で、これはその受光点の位置に応
じた第１電流信号１₁及び第２電流信号I₂を出力
する。４及び５は増幅手段で、これらは前記第１
電流信号I₁及び第２電流信号I₂を増幅して夫々第
１信号I′₁及び第２信号I′₂として出力する。６は
アナログ加算器で、これは第１信号I′₁及び第２
信号I′₂に基づいて、I′₁＋I′₂を演算し、その演算
結果をアナログ除算器７に与える。８はアナログ
減算器で、これは第１位置信号I′₁及び第２位置
信号I′₂に基づいて、I′₁−I′₂を演算し、その演算
結果をアナログ除算器７に与える。そして、上記
アナログ除算器７は、（I′₁−I′₂）／（I′₁＋I′₂）
を
演算するものであり、その演算結果は周知のよう
に被測定体２との間の距離を示す検出距離信号と
なる。尚、９は発光素子１を駆動するためのドラ
イブ回路である。

上記従来の反射型距離センサは、比較的小形で
且つ比較的精度の良い距離検出を行なうことがで
きるため広範囲に使用されている。しかしなが
ら、このように半導体位置検出素子３を距離検出
要素とした反射型距離センサでは、アナログ除算
器７にてアナログ除算を行なうように構成されて
いるが、斯様なアナログ除算を行なうためには極
めて複雑な回路構成が必要であり、このため全体
の構造の複雑化を来たしてコスト高になる問題点
があるばかりか、その距離検出精度を高く保つこ
とが困難になる欠点があつた。また、従来の反射
型距離センサでは、半導体位置検出素子３の受光
レベルが零の状態にある非測定時即ちI₁＝I₂＝０
（ひいてはI′₁＝I′₂）の状態時において、アナログ
除算器７の演算結果が（I′₁−I′₂）／（I′₁＋I′₂）
＝
０になると共に、半導体位置検出素子３が受光状
態にある測定状態時においてI′₁＝I′₂となつたと
きにも、アナログ除算器７の演算結果が（I′₁−
I′₂）／（I′₁＋I′₂）＝０／２′₁＝０になるもの
で
あり、従つてアナログ除算器７の出力だけでは検
出距離信号が正しく計測されたものか否かが分ら
ないことがあり、この点が未解決の課題となつて
いた。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、半導体位置検出素子を距離検出
要素としたものでありながらアナログ除算を伴わ
ない極めて簡単な回路構成にて検出距離信号を得
ることができて、コストダウン並びに検出精度の
向上を図ることができると共に、測定条件が変わ
る場合にあつても距離測定精度が変動する事態を
広範囲に渡つて抑制し得、さらには検出距離信号
が正しく測定されたものか否かを簡単な構成で確
実且つ容易に知ることが可能になる等の効果を奏
する反射型距離センサを提供するにある。

［発明の要約］ 本発明は上記目的を達成するために、一次元型
半導体位置検出素子並びに増幅手段によつて得ら
れた第１の信号I′₁及び第２の信号I′₂に基づいて、
前記位置検出素子の受光量が一定となるように前
記発光素子の投光量を制御するドライブ回路を設
けると共に、第１の信号I′₁及び第２の信号I′₂に
基づいて、Ｋ＝I′₁−I′₂を演算し、その演算結果
Ｋを検出距離信号として出力する減算手段を設
け、さらに前記ドライブ回路の出力レベルが所定
レベル以内にあるときにＢ動作確認信号を出力す
るレベル判定手段を設ける構成としたものであ
り、これによつて比較的回路構成が簡単な加算、
減算及び乗算によつてのみ検出距離信号を得るよ
うになすと共に、発光素子による投光量を半導体
位置検出素子の受光量に応じてフイードバツク制
御し得るようにし、さらに動作確認信号によつて
測定状態にあるか否かを容易に知ることができる
ようにしたものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について第１図及び第
２図を参照しながら説明すると、前記第４図と同
一部分には同一符号を付すことによりその説明を
省略しながら述べる。

即ち、１０は増幅手段４及び５からの第１の信
号I′₁及び第２の信号I′₂を受けるドライブ回路で、
これは各信号I′₁，I′₂に基づいて、I_L＝１＋｛１−
（I′₁＋I′₂）｝ｍを演算し（但しｍは増幅率）、その
演算結果I_Lに応じた駆動電流I_Lにて発光素子１を
点灯させるように構成されている。１１は同じく
第１の信号I′₁及び第２の信号I′₂を受ける減算手
段で、これは各信号I′₁，I′₁に基づいてＫ＝I′₁−
I′₂を演算し、その演算結果を検出距離信号とし
て出力するように構成されている。１２はドライ
ブ回路１０の出力レベルを検出するように設けら
れたレベル判定手段で、これは出力レベル（発光
素子１の駆動電流I_Lのレベル）が所定レベル以内
のときに動作確認信号を出力する。１３は表示灯
で、これは前記動作確認信号が出力されたときに
点灯される。尚、第２図には、ドライブ回路１０
の具体的構成の例が示されており、この第２図に
おいて、１４はオペアアンプ、１５は基準電圧
源、R₁，R₂，Rmは抵抗である。但し、R₁＝R₂，
Rm／R₁＝ｍに設定される。

しかして、上記構成において、発光素子１の駆
動電流I_L＝１＋｛１−（I′₁＋I′₂）｝ｍは、増幅率ｍ
が非常に大きい場合には、｛（１−（I′₁＋I′₂）｝＝
０
のときしかバランスせず、従つてそのバランス条
件は、I′₁＋I′₂＝１のときに限られる。斯様な条
件I′₁＋I′₂＝１を前述した第４図におけるアナロ
グ除算器７による減算内容即（I′₁−I′₂）／（I′₁
＋I′₂）に代入すると、（I′₁−I′₂）／１となり、結
果的にI′₁−I′₂の減算のみ行なえば被測定体２と
の間の距離を示す検出距離信号を得ることができ
る。よつて、減算手段１１による演算結果Ｋ＝
I′₁−I′₂は第４図に示す従来回路と同様に検出距
離信号に対応するものとなる。要するに、本実施
例によれば、ドライブ回路１０及び減算手段１１
において、アナログ値の加算、減算、乗算を行な
うだけで検出距離信号Ｋを得ることができるもの
であり、斯様な加算、減算、乗算のための回路構
成はアナログ除算のための回路構成に比して大幅
に簡単になる。従つて上記した本実施例によれ
ば、全体の構造を簡単化できて、コストダウンを
図り得ると共に距離検出精度を高く保つことがで
きるようになる。また、上記実施例では、発光素
子１による投光量を半導体位置検出素子３の受光
量に応じてフイードバツク制御してその受光量が
一定となるように構成としたから、被測定体２と
の間の距離或はその被測定体２の種類が変わつて
半導体位置検出素子３による受光量が変動する場
合でも、半導体位置検出素子３、増幅手段４，５
が飽和する事態を未然に防止でき、以て正確な距
離測定を広範囲に渡つて行なうことができる。さ
らに、上記実施例においては、ドライブ回路１０
の出力レベルが所定レベル以内のとき（換言すれ
ば測定状態にあるとき）には、表示灯１３が点灯
するように構成したから、その点灯により測定状
態にあるか否か（即ち検出距離信号が正しく測定
されたものか否か）を容易且つ確実に知ることが
できる。具体的な例を示すと、被測定体２が発光
素子１からの投光範囲に位置していないときは、
発光素子１の投光量が最大レベルに調整されるの
にかかわらず、半導体位置検出素子３の受光量は
０レベルであるので、I′₁，＝I′₂＝０となつて減算
手段１１からの検出距離信号（I′₁−I′₂）は０と
なる。また、半導体位置検出素子３の受光位置が
受光面の中心となつたときは、I′₁，＝I′₂（＝０で
はない）となつて減算手段１１からの検出距離信
号（I′₁−I′₂）は０となる。このように検出距離
信号が０となる場合には測定が正確に行われたと
き、測定が不正確に行われたときの２つの測定状
態が存在するものの、増幅手段４，５からの第
１、第２の信号I′₁，I′₂が最大レベルとなるとき
は、レベル判定手段１２は表示灯１３を点灯しな
いので、そのことに基づいて検出距離信号は不正
確であると判断することができる。これに対し
て、フイードバツク制御が適正に行われた状態で
半導体位置検出素子３の受光位置が中心となると
きは、レベル判定手段１２は表示灯１３を点灯す
るので、そのことに基づいて検出距離信号は正確
であると判断することができる。従つて、受光素
子３の受光量に基づいて発光素子１の投光量を制
御するフイードバツク制御を行う構成では、測定
が正確に行われる場合と不正確に行われる場合と
が存在することが避けられないにしても、表示灯
１３の点灯状態に基づいて測定の適否を判断して
正確な検出距離を求めることができる。

また、発光素子１の投光量を決定するためのド
ライブ回路１０からの出力電流I_Lをレベル判定手
段１２の判定レベルとして利用したので、第１信
号I′₁と第２信号I′₂の加算値に基づいて発光素子
１の投光量を制御する構成に比べて、全体の回路
構成を簡単化することができる。

尚、上記実施例における表示灯１３は必要に応
じて設ければ良く、例えば第３図に示す本発明の
他の実施例のように、レベル判定手段１２からの
動作確認信号をモニタ端子１６に与えるようにな
し、このモニタ端子１６の出力に基づいて測定状
態にあるか否かをモニタする構成としても良い。

また、上記各実施例において、発光素子１及び
半導体位置検出素子３による投光及び受光をパル
ス変調光にて行なうようにすれば外乱光による悪
影響を抑制することができる。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施
例に限定されるものではなく、例えばドライブ回
路として他の構成のものを使用しても良い等その
要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施し得る
ものである。

［発明の効果］ 本発明によれば以上の説明によつて明らかなよ
うに、被測定体との距離を半導体位置検出素子を
用いて検出するようにした反射型距離センサにお
いて、アナログ除算を伴わない極めて簡単な回路
構成によつて検出距離信号を得ることができて、
コストダウン並びに検出精度の向上を図り得ると
共に、距離測定精度が変動する事態を広範囲に渡
つて抑制し得、さらには検出距離信号が正しく測
定されたものか否かを確実且つ容易に知ることが
可能になる等の数々の優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は全体のブロツク図、第２図は要部
の回路構成図である。また、第３図は本発明の他
の実施例を示す第１図相当図、第４図は従来例説
明用の第１図相当図である。 図中、１は発光素子、２は被測定体、３は一次
元型半導体位置検出素子、４，５は増幅手段、１
０はドライブ回路、１１は減算手段、１２はレベ
ル判定手段、１３は表示灯、１６はモニタ端子を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定体に投光する発光素子と、前記投光の
   前記被測定体での反射光を被測定体との距離に応
   じた受光点で受光するように設けられその受光点
   の位置に応じた第１電流信号I₁及び第２電流信号
   I₂を出力する一次元型半導体位置検出素子と、前
   記第１電流信号I₁及び第２電流信号I₂を増幅して
   夫々第１信号I′₁及び第２信号I′₂として出力する
   増幅手段と、前記第１信号I′₁及び第２信号I′₂に
   基づいて前記位置検出素子の受光量が一定になる
   ように前記発光素子の投光量を制御するドライブ
   回路と、前記第１信号I′₁及び第２信号I′₂に基づ
   いて、Ｋ＝I′₁−I′₂を演算し、その演算結果Ｋを
   検出距離信号として出力する減算手段と、前記ド
   ライブ回路の出力レベルを検出するように設けら
   れこれが所定レベル以内にあるときに前記検出距
   離信号が適正な測定状態で出力されたことを示す
   動作確認信号を出力するレベル判定手段とを具備
   して成る反射型距離センサ。 ２ ドライブ回路は、第１信号I′₁及び第２信号
   I′₂に基づいてI_L＝１＋｛１−（I′₁＋I′₂）｝ｍを演
   算
   し（但しｍは増幅率）、その演算結果I_Lに応じた
   駆動電流にて発光素子の投光量を制御するように
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の反射型距離センサ。