JPH0591035U - 光電スイッチ - Google Patents

光電スイッチ

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JPH0591035U
JPH0591035U JP6834691U JP6834691U JPH0591035U JP H0591035 U JPH0591035 U JP H0591035U JP 6834691 U JP6834691 U JP 6834691U JP 6834691 U JP6834691 U JP 6834691U JP H0591035 U JPH0591035 U JP H0591035U
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JP
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light
optical axis
light receiving
spot
terminal
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JP6834691U
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Inventor
文則 菊地
一夫 丸島
泰昌 池谷
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サンクス株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光軸調整のうち光軸ずれに対する調整作業を
簡単且つ迅速に実施できるようにする。 【構成】 受光面4aの4個のフォトダイオード7a〜
7dは、スポット光Sが受光スリット4bに適切に投影
されたときの受光領域内の縁部近傍で光軸調整方向に十
字状に配置されている。受光器4の上面部に光軸調整方
向を表示する表示部8として発光ダイオード9a〜9d
を設ける。スポット光Sが投影されると、光軸モニタ手
段によりフォトダイオード7a〜7dのうち非受光状態
のものに対応して発光ダイオード9a〜9dを点灯させ
て光軸調整方向を表示するので、簡単且つ迅速に光軸調
整ができる。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、投光器から投光されるスポット光をこのスポット光に対応した所定 の受光領域を有する受光器により受けるようにした光電スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の光電スイッチにおいては、投光器から発せられるスポット光が受光器 の受光面に適切に投影されるように光軸調整を行なう必要がある。そしてこのよ うな光軸調整のために、従来では、例えば、受光器の検出用受光素子に入射する スポット光の強度に応じてその出力を表示する表示器を設け、作業者はその表示 器を見ながら受光素子への入射強度が所定の受光レベルを超えるように受光器の 位置或は角度を調整するようにしている。
【0003】 この場合、設定する受光レベルを物体の検出をするための検出レベルよりも高 いレベルとしておくことにより、光軸調整が完了すると、通常の検出状態におけ る投光器からのスポット光の受光状態では、受光素子に十分に検出レベルを超え る光の強度が得られるようにしている。これにより、安定した受光状態が得られ 、確実な検出を行なうことができる。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような表示器では、単に検出用受光素子への入射光の強 度を表示するだけであるので、投光器からのスポット光に対して受光面がどの方 向にずれているかという情報が得られない。従って、作業者は表示器を見ながら 受光器を種々の方向に移動調整してみて入射光の強度が最大になる位置を探し出 す必要があり、非常に面倒で時間がかかってしまう不具合がある。
【0005】 本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、投光器からのスポ ット光がどちらにずれているかという情報を知ることができ、従って光軸調整作 業を簡単且つ迅速に行なうことができる光電スイッチを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本考案は、投光器から投光されるスポット光をこのスポット光に対応した所定 の受光領域を有する受光器により受けるようにした光電スイッチを対象としたも のであり、前記受光領域内の縁部近傍で光軸調整方向に夫々配設された複数個の 受光素子と、これら複数の受光素子に対応し実質的な非受光状態で点灯して前記 光軸調整方向を表示する複数個の表示部を有する光軸モニタ手段とを設けて構成 したところに特徴を有する。
【0007】
【作用】
本考案の光電スイッチによれば、投光器からのスポット光が受光器の受光領域 に投射されると、そのスポット光は受光領域内の縁部近傍で光軸調整方向に夫々 配設された複数の受光素子にも受けられる。このとき、光軸がずれていてスポッ ト光が受光領域の全体に投射されていないときには、非受光状態となる受光素子 がある。これにより、光軸モニタ手段は非受光状態の受光素子に対応する表示部 を点灯させて光軸調整方向を表示する。
【0008】 作業者は光軸モニタ手段の表示部により表示された光軸調整方向に受光器を移 動調整すれば、対応する受光素子にもスポット光が投射されるようになり、即ち すべての受光素子を受光状態とすることができ、これによりスポット光を受光器 の受光面の適切な位置に簡単且つ迅速に調整することができる。
【0009】 また、このような光軸モニタ手段を常時動作させることにより、検出動作中に 光軸がずれてしまう場合があっても、表示部の点灯状態を目視により確認するこ とができるので簡単且つ迅速に光軸のずれを調整することができる。
【0010】
【実施例】
以下、本考案を帯状の検出エリアを有するレーザ式ラインセンサに適用した場 合の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【0011】 全体構成を示す図1において、投光器1の内部には、投光用の半導体レーザ2 及びコリメータレンズ3が配設されており、この半導体レーザ2から出力される レーザ光はコリメータレンズ3を介して平行光線に変換され、前面部1aの窓部 を介してスポット光Sとして出力されるようになっている。受光器4は投光器1 と対向して配置されるもので、その前面部の受光面4aに投光器1からのスポッ ト光Sが投射される。
【0012】 受光器4において、受光面4aの中央部には縦方向に形成された受光スリット 4bが設けられ、受光面4aに投射されたスポット光Sは内部に配設された集光 レンズ5を介して検出用のフォトダイオード6に入射するようになっている。こ の場合、スポット光Sの受光面4aに対する投影像は、半導体レーザ2の発光特 性により縦長の楕円形状をなしており、受光面4aの受光スリット4bを含んだ 受光領域を覆うようになっている。
【0013】 受光器4の受光面4aには、受光スリット4bの周囲に複数個の受光素子たる 4個のフォトダイオード7a乃至7dが配設されている。この場合、4個のフォ トダイオード7a乃至7dは、受光スリット4bの中心を原点としてX方向(横 方向)及びY方向(縦方向)で、スポット光Sが正規の位置に投射されていると きの受光領域内の縁部近傍に夫々配設されている。
【0014】 受光器4の上面部には光軸モニタ用の表示部8が配設されている。この表示部 8は十字状に配置された4個の発光ダイオード9a乃至9dとその中心に位置す る発光ダイオード10とにより構成される。発光ダイオード9a乃至9dは、夫 々フォトダイオード7a乃至7dに対応しているもので、光軸の4つの修正方向 「L(左)」,「R(右)」,「D(下)」,「U(上)」を示すべく三角形の 矢印形状をした窓部を介して発光表示するようになっている。そして、中心に位 置する発光ダイオード10は、検出用のフォトダイオード6の受光レベルを表示 するためのもので、所定の受光レベルを超える受光状態で発光するようになって いる。また、受光器4の上面部には出力表示用の発光ダイオード11及び感度調 整用のボリューム12等が配設されている。
【0015】 次に、図2及び図3を参照して電気的構成について述べる。図2には、投光器 1に配設された投光回路13及び受光器4に配設された受光回路14の電気的構 成を示している。
【0016】 投光回路13において、半導体レーザ2はレーザダイオード2a及び出力モニ タ用のフォトダイオード2bから構成されており、レーザダイオード2aの陽極 端子は直流電源端子15に接続され、陰極端子は出力用トランジスタ16を介し てアースされている。フォトダイオード2bの陰極端子は直流電源端子15に接 続され、陽極端子は可変抵抗器17を介してアースされると共に、差動アンプ1 8の負入力端子に接続されている。
【0017】 差動アンプ18の正入力端子は、抵抗19を介して直流電源端子15に接続さ れると共に抵抗20を介してアースされており、抵抗20の分担電圧が与えられ るようになっている。差動アンプ18の出力端子は、制御スイッチ21(例えば アナログスイッチ等からなり、制御端子に与えられる信号に応じてオンオフする )を介した後トランジスタ16のベースに接続されると共に抵抗22を介してア ースされている。
【0018】 制御回路23はレーザダイオード2aの発振を制御するもので、その出力端子 Aは制御スイッチ21の制御端子に接続され、出力端子Bは差動アンプ18の正 入力端子をアースレベルに落とす制御スイッチ24(例えばトランジスタ)に接 続され、出力端子Cはレーザ発振状態を発光ダイオード25aにより点灯表示す る表示回路25に接続されている。制御回路23の入力端子Dにはキースイッチ 装置26が接続され、入力端子Eはリモートインタロック端子Iに接続され、入 力端子Fには同期信号端子SSが接続されている。
【0019】 この場合、制御回路23はキースイッチ装置26から「H」レベルのオン信号 が与えられると共に同期信号端子SSから同期信号Vsが与えられると、これに 同期して制御スイッチ21をオン・オフすると共に制御スイッチ24をオフ・オ ンするように制御を行なってレーザダイオード2aをパルス点灯させる。そして 、リモートインタロック端子Iから「H」レベルの信号が与えられるとレーザダ イオード2aの発振を停止するようになっている。
【0020】 次に、受光回路14において、検出用フォトダイオード6の陽極端子はアース され、陰極端子は抵抗27を介して直流電源端子15に接続されると共に直流阻 止用のコンデンサ28を介して第1アンプ29の入力端子に接続されている。第 1アンプ29の出力端子は、第2アンプ30を介して積分回路31の入力端子に 接続されると共に、比較器32の一方の入力端子に接続されている。積分回路3 1の出力端子はバッファ回路33を介してアナログ出力端子VAに接続されてい る。同期信号を発生するパルス発生器34はタイミング発生回路35を介して積 分回路31の制御入力端子に接続されると共に、同期信号出力端子SVに接続さ れている。この同期信号出力端子SVは投光回路13の同期信号入力端子SSに 接続されている。
【0021】 比較器32の他方の入力端子は基準電圧を発生する基準電圧発生回路36に接 続され、比較器32の出力端子は受光レベル表示用の発光ダイオード10を介し て直流電源端子15に接続されている。基準電圧発生回路36の他方の出力端子 は可変抵抗器37を介してアースされている。検出出力用の比較器38の反転入 力端子は可変抵抗器37の可変出力端子に接続され、非反転入力端子はバッファ 回路33の出力端子に接続されている。比較器38の出力端子は出力表示用の発 光ダイオード11を介してnpn形トランジスタ39のベースに接続されている 。トランジスタ39のコレクタは比較出力端子VCに接続され、エミッタはアー スされている。
【0022】 さて、光軸調整用の4個のフォトダイオード7a乃至7dは、夫々光軸モニタ 手段たる4個のモニタ回路40に接続されている。そして、4個のモニタ回路4 0の夫々の出力端子には表示部8を構成する4個の発光ダイオード9a乃至9d に接続されている。また、4個のモニタ回路40には夫々にパルス発生器34が 接続されており、同期信号Vsが与えられるようになっている。
【0023】 図3はモニタ回路40の電気的構成を示すもので、フォトダイオード7a(他 のフォトダイオード7b乃至7dについても全く同様である)の陰極端子は抵抗 41を介して直流電源端子15に接続されると共にコンデンサ42を介してアー スされている。フォトダイオード7aの陽極端子は抵抗43を介してアースされ ると共にコンデンサ44を介して比較器45の非反転入力端子に接続されている 。比較器45の非反転入力端子はバイアス電源46にも接続され、反転入力端子 は比較電源47に接続されている。発光ダイオード9a(他の発光ダイオード9 b乃至9dについても全く同様である)の陽極端子はアナログスイッチ48を介 して直流電源端子15に接続され、陰極端子は比較器45の出力端子に接続され ている。アナログスイッチ48のゲートは上述したようにパルス発生器34に接 続されている。
【0024】 次に、本実施例の作用について図4乃至図7をも参照して説明する。
【0025】 まず、検出作用の概略について説明する。即ち、投光回路13において、電源 が投入されると共にキースイッチ装置26のキースイッチがオンされると(リモ ートインタロック端子Iは「L」レベルの入力状態となっている)、制御回路2 3はレーザダイオード2aの点灯制御を行なう。この場合、制御回路23は、受 光回路14のパルス発生器34から与えられる所定周期の同期信号Vsに応じて 制御スイッチ21をオン・オフすると共に制御スイッチをオフ・オンするように 制御する。これにより、トランジスタ16は差動アンプ18の差動出力に応じた ベース電流でオンオフされ、レーザダイオード2aは適切な電流が断続的に流れ てパルス点灯するようになる。
【0026】 このとき、モニタ用のフォトダイオード2bはレーザダイオード2aの発光出 力をモニタし、差動アンプ18によりそのモニタ出力の基準電圧に対する差を求 めてレーザダイオード2aの通電電流を制御しており、これによりレーザダイオ ード2aがその特性上温度変化に対して発光強度が大きく変動するのを一定の発 光出力となるように制御している。
【0027】 また、制御回路23は、このようにレーザダイオード2aに通電してパルス点 灯をしているときには、出力端子Cから「H」レベルの信号を出力して点灯状態 を表示する発光ダイオード25を通電点灯するようになっている。
【0028】 さて、このようにしてレーザダイオード2aから出力されたレーザ光はコリメ ータレンズ3を介して平行光線に変換され、投影像が縦長の楕円形状をなすスポ ット光Sとして受光器4の受光面4aに投射される。
【0029】 受光器4において、スポット光Sは受光スリット4bを介して内部に入射する と、集光レンズ5により集光されてフォトダイオード6に受けられる。この場合 、受光スリット4bは縦方向に形成されているので、実質的にはスポット光Sは 、投影像が楕円形となっていても受光スリット4bの形状に対応する帯状の光軸 部分が検出範囲となり、後述するように、この帯状の光軸部分を遮る物体を検出 することになる。
【0030】 さて、受光回路14においては、パルス点灯によるスポット光Sを受けてフォ トダイオード6に受光電流が流れると、その受光による変化成分がコンデンサ2 8を介して第1アンプ29に与えられ、この第1アンプ29により増幅されて第 2アンプ30に入力される。この第2アンプ30は可変抵抗器30aにより増幅 度の調整が行えるようになっており、検出レベルを変更することができる。
【0031】 積分回路31は、第2アンプ30から出力が与えられると、パルス発生器34 からタイミング発生回路35を介して与えられるタイミング信号に応じて積分し た出力をバッファ回路33を介してアナログ出力端子VAに出力する。この場合 、前述のように検出範囲が帯状をなす光軸部分であり、物体によって検出範囲を 遮る幅が異なると、物体により遮光された幅に応じてフォトダイオード6に入射 する光の強度が変化するので、アナログ出力端子VAに現れる出力電圧Vaの大 きさが異なる。つまり、アナログの出力電圧Vaの大きさに応じて検出物の遮光 幅まで判定することができるのである。
【0032】 バッファ回路33からの出力電圧Vaは比較器38にも入力されており、その 入力電圧が予め基準電圧発生回路36から与えられている比較基準電圧よりも大 きい場合に、比較器38は「H」レベルの信号を出力する。これにより、検出表 示用の発光ダイオード11に通電点灯すると共にトランジスタ39をオンさせて 比較出力端子VCの出力をオープン状態から「L」レベルに反転して検出状態を 示す信号として出力する。
【0033】 さて、上述のような検出動作を行なう場合に、スポット光Sは図5(a)に示 すように受光器4の受光面4aに正しく投影されていることが必要である。即ち 、例えば、図5(c)に示すように、スポット光Sが受光器4の受光面4aに投 影されていない光軸ずれの場合や、或は同図(b)に示すように受光面4aには 投影されているが、入射角ずれを起こしているためにフォトダイオード6への入 射強度が所定以上ない場合等には安定した検出動作が行なえないので、受光器4 の設置位置を正しい位置に修正する必要があり、以下にその光軸調整について説 明する。
【0034】 (1)光軸ずれの調整 いま、受光器4の設置位置が、図4(b)に示すようにスポット光Sに対して 上方にずれている場合を例にとって述べる。この場合には、受光スリット4bの 周りに配設されたフォトダイオード7a乃至7dのうち上側にあるフォトダイオ ード7cにはスポット光Sが投影されない状態となっている。
【0035】 この状態で、フォトダイオード7a,7b,7dが接続されたモニタ回路40 においては、スポット光Sの入射によりフォトダイオード7a,7b,7dに電 流が流れると、この受光電流により発生する電圧信号はコンデンサ44を介して 比較器45に入力される。このとき、比較器45にはバイアス電源46によるバ イアス電圧VBを加えた電圧(図6(a)参照)が与えられる。
【0036】 フォトダイオード7a,7b,7dにスポット光Sが確実に投影され、実質的 に受光状態にあるときには、比較器45に入力される電圧は比較基準電源47か ら与えられている比較基準電圧Vthよりも大きくなるので、比較器45は「H 」レベルの信号を出力する。従って、同期信号Vs(図6(b)参照)がアナロ グスイッチ48に与えられた場合でも、発光ダイオード9a,9b,9dには電 流が流れないので発光しない(図6(c)参照)。つまり、スポット光Sを受光 しているフォトダイオード7a,7b,7dに対応する発光ダイオード9a,9 b,9dは「点灯」しないのである。
【0037】 一方、スポット光Sを受光していないフォトダイオード7cは受光電流が流れ ないので、そのモニタ回路40における比較器45の入力端子にはバイアス電圧 VBのみとなる。この場合には、比較基準電圧Vthよりも低いので、比較器4 5は「L」レベルの出力状態となる。そして、この状態で、アナログスイッチ4 8に同期信号が与えられると、そのタイミングで発光ダイオード9cに通電され てアナログスイッチ48がオンしている期間中発光する。そして、このような非 受光状態が継続すると、発光ダイオード9cは同期信号が入力する度に通電され るので断続的に発光するようになり、「点灯」状態として視認できるパルス点灯 状態となる。
【0038】 尚、上述のようにフォトダイオード7cに全く入射光がない場合に加えて、フ ォトダイオード6に僅かに光が入射するのみで比較器45に対する入力信号のレ ベルとしては図6(a)に示すような比較基準電圧Vthに達しない場合も含め て実質的な非受光状態であるとし、発光ダイオード9cをパルス点灯状態とする ようにしている。
【0039】 この発光ダイオード9cによるパルス点灯状態では、図4(b)に示すように 、「D(下)」方向を示す矢印の点灯表示状態となり、これにより、受光器4の 光軸調整方向が下方であることが示される。つまり、スポット光Sの光軸が下方 にずれているので、受光器4を下方に移動するように調整すれば良いことを表示 しているのである。
【0040】 次に、上記の表示に従って下方に受光器4を移動調整してゆくと、フォトダイ オード7cにもスポット光Sが入射するようになり、モニタ回路40は発光ダイ オード9cをパルス点灯状態から消灯状態にする。この結果、全ての発光ダイオ ード9a乃至9dが消灯状態となる。つまり、このように全ての発光ダイオード 9a乃至9dが消灯状態になって光軸調整方向の表示がなくなると、図4(a) に示すように、スポット光Sが受光面4aの正しい位置に投影されている状態が 得られるのである。
【0041】 尚、上述と異なり、受光器4の受光面4aに対してスポット光Sが上方,左方 ,右方或は下方を含めてこれらの組み合わせ方向にずれている場合には、夫々に 対応した光軸調整方向を示す発光ダイオード9a乃至9dがパルス点灯状態とな り、受光器4の調整方向を表示するようになるので、作業者はその表示部8を視 認しながら簡単に光軸を調整することができる。
【0042】 また、モニタ回路40において、バイアス電圧VBを加算してレベルを上げた 状態の信号を比較器45に入力して比較を行なうのは、コンデンサ44を介して 入力される信号が交流成分のみであり、ノイズに対する誤検出が発生するのを防 止するためである。
【0043】 (2)入射角ずれの調整 上述のようにして光軸ずれが調整された状態であっても、先に述べたように、 図4(b)に示す如く入射角がずれていると、検出用のフォトダイオード6への スポット光Sの入射が不十分となるため、安定した検出状態が得られなくなる。 そこで、次のようにしてスポット光Sの入射強度のレベルをチェックして入射角 ずれを調整する。
【0044】 即ち、安定した検出を行なうためには、比較器38に設定された基準電圧発生 器36による検出レベルよりも高いレベルの入射光強度が必要であるので、フォ トダイオード6に入射された光の強度を比較器32においてそのレベルを判定す るようになっている。比較器32には検出レベルよりも高く設定された受光レベ ルを示す基準電圧が基準電圧発生器36から与えられており(図7参照)、その 受光レベルを超えると「L」レベルの信号を出力して発光ダイオード10に通電 して発光させるようになっている。そして、このときスポット光Sによる受光信 号はパルス点灯に応じたタイミングで与えられるので、発光ダイオード10は断 続的に発光するパルス点灯状態となって「点灯」状態の表示を行なう。
【0045】 上述と異なり、入射角がずれている場合にはスポット光Sによるフォトダイオ ード6への入射光の強度が不足するため、比較器32の出力は「H」レベルとな り、発光ダイオード10は消灯状態となる。この場合には、受光面4aの位置を ずらさないようにして入射角を適宜変化させ、発光ダイオード10が「点灯」状 態となるまで調整をして最適な受光状態を得るようにする。これにより、発光ダ イオード10が「点灯」状態になれば、十分な入射光強度が得られることになっ て安定な検出状態とすることができる。
【0046】 このような本実施例によれば、受光器4の受光面4aに配設されたフォトダイ オード7a乃至7dにより投光器1からのスポット光Sを受け、非受光状態であ るときに表示部8の発光ダイオード9a乃至9dにより光軸調整方向を指示する ように点灯させるので、簡単且つ迅速にスポット光Sを受光面4aの正しい位置 に調整することができる。
【0047】 尚、上記実施例においては、複数個の受光素子として4個のフォトダイオード を使用したが、これに限らず、例えば8個用いて8方向に対して表示するように しても良いし、或は2方向のみの場合には2個だけ用いるようにしても良い。
【0048】
【考案の効果】
以上説明したように、本考案の光電スイッチによれば、受光器の受光領域内の 縁部近傍に光軸調整方向に配設した複数個の受光素子により投光器からのスポッ ト光を受け、光軸モニタ手段により、これらのうち実質的に非受光状態の受光素 子に対応する表示部を点灯して光軸調整方向を表示するようにしたので、作業者 は表示部を視認しながら受光器の位置を調整すれば良いので、簡単且つ迅速に光 軸を調整することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示す全体構成の斜視図
【図2】全体の電気的構成図
【図3】モニタ回路の電気的構成図
【図4】光軸調整の作用説明図
【図5】光軸と受光器の位置関係を示す図
【図6】各部の信号波形説明図
【図7】受光レベル及び検出レベルの説明図
【符号の説明】
1は投光器、2は半導体レーザ、2aはレーザダイオー
ド、3はコリメータレンズ、4は受光器、4bは受光ス
リット、5は集光レンズ、6はフォトダイオード、7a
〜7dはフォトダイオード(受光素子)、8は表示部、
9a〜9dは発光ダイオード、10,11は発光ダイオ
ード、13は投光回路、14は受光回路、18は差動ア
ンプ、21は制御スイッチ、23は制御回路、26はキ
ースイッチ装置、31は積分回路、34はパルス発生
器、35はタイミング発生回路、40はモニタ回路(光
軸モニタ手段)、45は比較器、46はバイアス電源、
47は比較基準電源、48はアナログスイッチである。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光器から投光されるスポット光をこの
    スポット光に対応した所定の受光領域を有する受光器に
    より受けるようにした光電スイッチにおいて、前記受光
    領域内の縁部近傍で光軸調整方向に夫々配設された複数
    個の受光素子と、これら複数の受光素子に対応し実質的
    な非受光状態で点灯して前記光軸調整方向を表示する複
    数個の表示部を有する光軸モニタ手段とを具備したこと
    を特徴とする光電スイッチ。
JP6834691U 1991-08-01 1991-08-01 光電スイッチ Pending JPH0591035U (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10215163A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 Xing:Kk 通過検出方法及び透過型光センサ
JP2012108079A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Yamatake Corp 光電センサ

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