JPH065165B2 - 光電式物体検知装置 - Google Patents

光電式物体検知装置

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JPH065165B2
JPH065165B2 JP60060003A JP6000385A JPH065165B2 JP H065165 B2 JPH065165 B2 JP H065165B2 JP 60060003 A JP60060003 A JP 60060003A JP 6000385 A JP6000385 A JP 6000385A JP H065165 B2 JPH065165 B2 JP H065165B2
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素生 井狩
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、三角測量方式にて被検知物体を検出する光電
式物体検知装置に関するものである。
〔背景技術〕
従来、三角測量方式にて被検知物体を検出するこの種の
光電式物体検知装置は、第1図および第2図に示すよう
に、被検知物体(X)に対して光ビーム(P)を投光する投光
手段(1)と、投光手段(1)の側方に所定間隔0をもって
配設され、被検知物体(X)による光ビーム(P)の反射光
(R)を集光する集光手段(3)と、集光手段(3)の集光面に
配設され集光スポットの移動により相反する2種の検知
信号を出力する光点位置検出素子(4)と、両検知信号の
レベル比に基いて被検知物体を判別する判別手段(5)と
で構成されており、投光手段(1)は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。受
光手段(2)は投光手段(1)から所定間隔0をもって並置
され、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
る集光手段(3)と、集光手段(3)の集光面に配設され集光
スポット(S)の移動により相反する2種の検知信号を出
力する光点位置検出素子(4)とで構成されており、この
光点位置検出素子(4)は、凸レンズよりなる集光手段(3)
の集光面内に配設され、集光スポット(S)の一方向の移
動に際してその移動量に応じて増加する第1の検知信号
を出力するとともに移動量に応じて減少する第2の
検知信号Iを出力する。この光点位置検出素子(4)
は、例えばPIN型ホトダイオードに属する半導体位置
検知素子(以下PSD(4)と称する)にて形成され、こ
のPSD(4)は第3図(a)に示すように、平板状シリコン
(31)の表面にP層(31a)、裏面にN層(31b)、
中間にI層(31c)を形成したものであり、集光スポ
ット(S)の位置に対応した信号電流IA,IBが出力されるよ
うになっている。この信号電流Iは集光スポット(S)
の一方向の移動に際してその移動量に比例して増加する
信号であり、信号電流Iは移動量に比例して減少する
信号である。もちろん、信号電流IA,IBが光量に比例す
ることは言うまでもない。第3図(b)は上述のPSD(4)
の等価回路を示すもので、図中(Pi)は電流源、(D
o)は理想的ダイオード、(Co)は接合容量、(R
t)は並列抵抗、(Ro)は電極間抵抗である。なお、
PSD(4)に代えて、距離が変化した場合における集
光スポット(S)の移動に応じて相反する信号電流IA,IB
得られるものであれば何でも良いことは言うまでもな
い。判別手段(5)はPSD(4)出力に基いて被検知物体
(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)および動作表示回路(7)を制御するように
なっている。この判別手段(5)は、PSD(4)からの信号
電流IA,IBを信号電圧V,V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(22a)出力nVAから
対数増巾回路(22b)出力nVBを減算する減算回路
(23)と、減算回路(23)出力nVA/VBと検知エリア設定用
ボリウム(24a)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nVA/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、対数増巾回
路(22b)出力nVBと基準レベルVs1を比較して投
光、受光レベルが正常動作レベル以上かどうかを比較判
別する比較回路(25)と、比較回路(24)(25)出力の論理積
をとるアンド回路(26)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)からの出力される
同期信号)に同期してアンド回路(26)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(27)とで形成され、信号処理回路(27)出力にて負荷制
御用のリレー、負荷制御用の半導体スイッチ素子などに
よりなる出力回路(6)および動作表示回路(7)を制御する
ようになっている。なお、受光回路(21a)(21
b)はパルス光信号のみを通し直流光信号をカットした
り、特定の周波数のみを通すバンドパスフィルタ回路を
含むものである。
いま、被検知物体(X)が第4図(a)に示すように光電式物
体検知装置(Y)から距離123の位置に存在する
場合において、集光面内に配設されたPSD(4)に対す
る集光スポット(S)の位置はそれぞれ第4図(b)のように
なり、被検知物体(X)の位置が光ビーム(P)の投光方向に
変化すると、集光ビーム(S)が矢印M方向に移動してP
SD(4)から出力される信号電流IA,IBは集光スポット
(S)の位置に対応した位置信号となる。判別手段(5)で
は、受光回路(21a)(21b)にてこの信号電流
IA,IBに比例した信号電圧V,Vを形成し、対数増
巾回路(22a)(22b)にて対数増巾した電圧nV
A,nVBを減算回路(23)にて減算することにより、減算
回路(23)から信号電圧V,Vのレベル比の対数値
nVA/VBが出力されることになる。この減算回路(23)出力
nVA/VBは被検知物体(X)までの距離に応じて変化す
る。
したがって、比較回路(24)の検知エリア設定ボリウム
(24a)にて動作レベルVsを適当に設定することに
より、正確な検知エリアが容易に設定でき、減算回路(2
3)出力nVA/VBが動作レベルVs以下となったとき比較
回路(24)出力がHレベルとなる。このとき、投光、受光
レベルが正常動作範囲であって対数増巾回路(22b)
出力nVBが基準レベルVs1以上であれば比較回路(25)
出力もHレベルとなり、アンド回路(26)出力がHレベル
となり信号処理回路(27)を介して出力回路(6)および動
作表示回路(7)が作動されるようになっている。而して
この従来例においては判別手段(5)はPSD(4)から出力
される信号電流IA,IBを増巾した信号のレベル比の対数
値を演算してその演算値が所定の検知範囲か否かによっ
て被検知物体(X)が検知エリア内にあるかどうかを判別
して出力回路(6)を作動させているので、被検知物体(X)
の光反射率に関係なく検知エリアを設定でき、投、受光
用光学系(13)(3)の汚れや光軸のずれの影響を受けるこ
とがないようになっている。ところで、このような光電
式物体検知装置において、PSD(4)は集光スポットの
重心位置に比例して出力が変化するようになっている
が、被検知物体(X)が色むらのある拡散面である場合に
は、この重心位置が必ずしも距離に対応したものとな
らないことになり、測距誤差が生じて被検知物体(X)を
確実に検知できなくなるという問題があった。すなわ
ち、投光手段(1)から投光される実際の投光ビーム(P)は
第6図に示すように一定の面積φAを被検知物体面Xa
に投光されており、この被検知物体面Xaが色むらのな
い均一な拡散面であれば、PSD(4)上には、集光手段
(3)の受光レンズの像倍率をmとすると、φmAの集光
ビームSが第7図(a)に示すように結像され、その重心
位置に対する信号電流IA,IBの比は距離に正確に対応
している。一方、色むらのある被検知物体面Xbで投光
ビーム(P)が反射された場合には、PSD(4)上の集光ビ
ームSは第7図(b)に示すように結像され、その重心位
置はΔxだけ左方にずれることになり、重心位置に対す
る信号電流IA,IBの比は距離に正確に対応しなくな
り、測距誤差が発生することになる。また、集光手段
(3)の受光レンズには収差があるので、実際の集光ビー
ムSの径はφmAよりも大きくなっており、測距誤差は
より大きくなる。この測距誤差は、投光ビーム(P)の径
φAを小さくすることにより軽減できるが、それにも限
度があり、受光レンズの収差を小さくする必要が生じ
る。ところで、レンズの収差は、一般にレンズ口径と焦
点距離の比(FNO)を大きくする程良くなるが、口径
を小さくすればPSD(4)の受光量が減少するという問
題があった。
〔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、その目
的とするところは、光点位置検出素子の受光量をあまり
減少させることなく、集光手段による収差を少なくして
測距誤差を少なくすることにより、被検知物体を確実に
検出できるようにした光電式物体検知装置を提供するこ
とにある。
〔発明の開示〕
(実施例1) 第5図は本発明一実施例を示すもので、前記従来例と同
様の光電式物体検知装置において、縦長のスリット(43)
が穿設されたスリット板(44)を通常の凸レンズよりなる
受光レンズ(3a)の前面側のガイド溝(45)に装着すること
により集光手段(3)を形成し、集光スポットの移動方向
の収差が小さくなるようにしたものである。
いま、実施例にあっては集光手段(3)はPSD(4)の長手
方向の収差のみが小さくなるような横寸法の小さい光学
系となっており、収差による測距誤差が少くなるように
なっている。また、この場合、測距誤差に関与しない縦
寸法を小さくしていないので、PSD(4)の受光量があ
まり減少せず、被検知物体(X)を確実に検出できるよう
になっている。すなわち、円形のアパーチャを設けてレ
ンズ口径を小さくした場合に比べて大きな受光量が確保
でき、反射率の小さい被検知物体(X)であっても確実に
検出できるようになっている。
[発明の効果] 本発明は上述のように、被検知物体に対して光ビームを
投光する投光手段と、投光手段の側方に所定間隔をもっ
て配置され、被検知物体による光ビームの反射光を集光
する集光手段と、集光手段の集光面に配置され集光スポ
ットの移動により相反する2種の検知信号を出力する光
点位置検出素子と、両検知信号のレベル比に基づいて被
検知物体を判別する判別手段とよりなる光電式物体検知
装置において、凸レンズよりなる受光レンズと、受光レ
ンズの前面側に設けたスリット板とで集光手段を形成
し、上記スリット板のスリットを縦長とし集光スポット
の移動方向の収差が小さくなるようにしたものであり、
凸レンズからなる受光レンズを用いているので、光点位
置検出素子上に結像される像の大きさを全方向において
絞り込むことができ、このため像の移動方向と直交する
方向に大きさを持たず、光点位置検出素子(PSD)の
表面抵抗のばらつきや光軸のずれなどによる誤差が生じ
ず、高精度な測距を行え、また縦長のスリットを有する
スリット板を受光レンズの前面に設けているので、受光
量はできるだけ落とずに、特に測距誤差が発しやすい集
光スポットの移動方向(光点位置検出素子の長手方向)
の収差を少なくすることができ、上記凸レンズからなる
受光レンズを用いる効果と相まって、高精度の測距を可
能とし、被検知物体を確実に検出できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光電式物体検知装置の概略構成
図、第2図は同上の回路図、第3図(a)は同上の要部断
面図、第3図(b)は同上の要部等価回路図、第4図は同
上の動作説明図、第5図は本発明一実施例の要部分解斜
視図、第6図および第7図は従来例の問題点の説明図で
ある。 (1)は投光手段、(3)は集光手段、(4)は光点位置検出素
子、(5)は判別手段である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検知物体に対して光ビームを投光する投
    光手段と、投光手段の側方に所定間隔をもって配設さ
    れ、被検知物体による光ビームの反射光を集光する集光
    手段と、集光手段の集光面に配設され集光スポットの移
    動により相反する2種の検知信号を出力する光点位置検
    出素子と、両検知信号のレベル比に基づいて被検知物体
    を判別する判別手段とよりなる光電式物体検知装置にお
    いて、凸レンズよりなる受光レンズと、受光レンズの前
    面側に設けたスリット板とで集光手段を形成し、上記ス
    リット板のスリットを縦長とし集光スポットの移動方向
    の収差が小さくなるようにしたことを特徴とする光電式
    物体検知装置。
JP60060003A 1985-03-25 1985-03-25 光電式物体検知装置 Expired - Lifetime JPH065165B2 (ja)

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JPS61218908A JPS61218908A (ja) 1986-09-29
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5856809B2 (ja) * 1979-08-02 1983-12-16 ウエスト電気株式会社 距離検出装置
JPS5834313A (ja) * 1981-08-26 1983-02-28 Canon Inc 能動型測距装置
JPS5835410A (ja) * 1981-08-27 1983-03-02 Canon Inc 距離検出装置

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