JPH0726837B2 - Light reflection type tilt detector - Google Patents
Light reflection type tilt detectorInfo
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- JPH0726837B2 JPH0726837B2 JP62095784A JP9578487A JPH0726837B2 JP H0726837 B2 JPH0726837 B2 JP H0726837B2 JP 62095784 A JP62095784 A JP 62095784A JP 9578487 A JP9578487 A JP 9578487A JP H0726837 B2 JPH0726837 B2 JP H0726837B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検出物からの反射光の偏りによって被検出
物の傾きを検出することが可能な、例えば反射型フォト
インタラプタ等の光反射型傾き検出器に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention is capable of detecting the tilt of an object to be detected based on the deviation of the reflected light from the object, such as a reflection type photointerrupter. The present invention relates to a mold tilt detector.
従来より、光反射型検出器として、第８図または第９図
に示すような反射型フォトインタラプタが知られてい
る。第８図に示す反射型フォトインタラプタ11は、それ
ぞれ集光レンズ12・13を有する発光素子14と受光素子15
とをホルダ16内に組み込んで構成されており、被検出物
17で反射した発光素子14からの光を受光素子15が受光す
ることにより、被検出物17の有無を検出するようになっ
ている。Conventionally, as a light reflection type detector, a reflection type photo interrupter as shown in FIG. 8 or 9 is known. The reflection type photo interrupter 11 shown in FIG. 8 includes a light emitting element 14 and a light receiving element 15 each having condenser lenses 12 and 13.
Is built into the holder 16 and
When the light receiving element 15 receives the light reflected from the light emitting element 14 and detected, the presence or absence of the detected object 17 is detected.
一方、第９図に示す反射型フォトインタラフタ11′は、
リードフレーム18・19上に発光素子チップ20と受光素子
チップ21とをそれぞれダイ・ワイヤボンドした状態で半
透明樹脂22をトランスファ形成したものであり、被検出
物17で反射した発光素子チップ20からの光を受光素子チ
ップ21が受光することにより、被検出物17の有無を検出
するようになっている。On the other hand, the reflection type photointerlater 11 'shown in FIG.
The light-emitting element chip 20 and the light-receiving element chip 21 are die-bonded on the lead frames 18 and 19, respectively, and the semi-transparent resin 22 is transfer-formed on the lead frame 18, 19 from the light-emitting element chip 20 reflected by the object to be detected 17. The presence or absence of the detected object 17 is detected by the light receiving element chip 21 receiving this light.
ところが、これら反射型フォトインタラプタ11・11′等
の光反射型検出器は、被検出物17の傾きを検出すること
はできない。即ち、例えば第10図に示すように、被検出
物17の傾きを変化させてこれら反射型フォトインタラプ
タ11・11′の出力を測定した場合には、第11図に示すよ
うに、被検出物17が水平状態のときにピークとなる暖い
山型の曲線が得られるものの、この曲線からは、被検出
物17の傾きの方向や度合を知ることができない。However, the light reflection type detectors such as the reflection type photo interrupters 11 and 11 'cannot detect the inclination of the object to be detected 17. That is, for example, as shown in FIG. 10, when the outputs of these reflection type photo interrupters 11 and 11 'are measured by changing the inclination of the detected object 17, as shown in FIG. Although a warm mountain-shaped curve having a peak when 17 is in a horizontal state can be obtained, the direction and degree of the inclination of the object to be detected 17 cannot be known from this curve.
そこで、被検出物の傾きの方向や度合を検出可能な光反
射型傾き検出器として、例えば特開昭61−260113号公報
には、４つの発光素子と１つの受光素子とを備えた構成
が開示されている。上記の光反射型傾き検出器は、被検
出物で反射した各発光素子からの光を受光素子が受光す
ることにより、各発光素子から被検出物までの距離を測
定し、互いの距離の差から上記被検出物の傾きの方向や
度合を検出するようになっている。Therefore, as a light reflection type tilt detector capable of detecting the direction and degree of the tilt of an object to be detected, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-260113 discloses a structure provided with four light emitting elements and one light receiving element. It is disclosed. The above-mentioned light reflection type tilt detector measures the distance from each light emitting element to the detected object by receiving the light from each light emitting element reflected by the detected object by the light receiving element, and the difference between the distances. Therefore, the direction and degree of the inclination of the detected object are detected.
また、特開昭61−260113号公報には、発光素子と受光素
子との並置方向に対して垂直方向に分割された２つの受
光領域を有する受光素子を備えた光反射型傾き検出器が
開示されている。この光反射型傾き検出器は、被検出物
で反射した発光素子からの光を受光素子の２つの受光領
域にて受光することにより、これら受光領域の受光量の
割合から上記被検出物の傾きの方向や度合を検出するよ
うになっている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-260113 discloses a light reflection type inclination detector including a light receiving element having two light receiving regions divided in a direction perpendicular to the juxtaposed direction of the light emitting element and the light receiving element. Has been done. This light reflection type inclination detector receives the light from the light emitting element reflected by the object to be detected in the two light receiving areas of the light receiving element, so that the inclination of the object to be detected is determined from the ratio of the amount of light received in these light receiving areas. It is designed to detect the direction and degree of.
しかしながら、上記特開昭61−260113号公報に開示され
ている光反射型傾き検出器においては、検出器に複数の
発光素子を設けなければならないので、検出器自体が高
価なものとなり、かつ、大型化する。このため、一般に
小型化が要求される各種機器への搭載が困難となるとい
う問題点を有している。However, in the light reflection type inclination detector disclosed in the above-mentioned JP-A-61-260113, since the detector must be provided with a plurality of light emitting elements, the detector itself becomes expensive, and Upsizing. Therefore, there is a problem in that it is difficult to mount the device on various devices that are generally required to be downsized.
一方、上記特開昭61−260113号公報に開示されている光
反射型傾き検出器においては、検出可能な傾きの度合が
小さいという問題点を有している。即ち、被検出物の傾
きの度合を検出するためには、被検出物で反射した発光
素子からの光が２つの受光領域に必ず照射されなければ
ならない（一方の受光領域の受光量が０の場合には、傾
きの度合を検出できない）。ところが、受光素子は、発
光素子と受光素子との並置方向に対して垂直方向に２分
割されているので、２つの受光領域に光が照射される範
囲は、これら受光領域の境界線から両受光領域側におけ
る光のスポットの直径だけ離れた位置まで、即ち、上記
の境界線を中心とした光のスポット直径の２倍の範囲に
限定される（境界線からスポットの直径以上離れた位置
に光が照射される場合には、一方の受光領域にしか光が
照射されない）。On the other hand, the light reflection type tilt detector disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 61-260113 has a problem that the degree of tilt that can be detected is small. That is, in order to detect the degree of inclination of the object to be detected, the light from the light emitting element reflected by the object to be detected must be applied to the two light receiving regions (the light receiving amount of one light receiving region is 0). In that case, the degree of inclination cannot be detected). However, since the light receiving element is divided into two in the direction perpendicular to the juxtaposed direction of the light emitting element and the light receiving element, the range where two light receiving areas are irradiated with light is the light receiving area from the boundary line between these light receiving areas. It is limited to the position separated by the diameter of the light spot on the region side, that is, within the range of twice the spot diameter of the light centered on the boundary line (light at a position separated by more than the spot diameter from the boundary line). Is irradiated, only one light receiving area is irradiated with light).
さらに、上記の範囲内に光が照射されるように受光素子
を厳密に配置しなければならないので、例えばこの検出
器を各種機器に搭載する際には、搭載作業が煩雑となる
と共に、上記作業に時間が掛かるという問題点を有して
いる。Further, since the light-receiving element must be strictly arranged so that light is emitted within the above range, for example, when mounting this detector on various equipment, the mounting work becomes complicated and the above-mentioned work It has a problem that it takes time.
本発明に係る光反射型傾き検出器は、上記問題点を解決
するために、光を被検出物に照射する発光素子と、上記
光の被検出物からの反射光を受光可能に配置された受光
素子とを備えると共に、上記発光素子および受光素子に
は、それぞれ独立した光路と集光レンズとが配設され、
上記受光素子の受光面には、発光素子と受光素子との並
置方向に対して所定の傾斜角を有する分離帯が形成さ
れ、かつ、この分離帯により二分された各受光面の受光
量に応じた電気信号をそれぞれ独立に出力する出力端子
と、この出力端子に接続され、上記各電気信号の和およ
び差を演算する演算回路とが設けられていることを特徴
としている。In order to solve the above problems, the light reflection type tilt detector according to the present invention is arranged so as to receive a light emitting element that irradiates an object to be detected with light and a reflected light of the light from the object to be detected. A light receiving element is provided, and the light emitting element and the light receiving element are each provided with an independent optical path and a condenser lens,
A separation band having a predetermined inclination angle with respect to the juxtaposed direction of the light-emitting element and the light-receiving element is formed on the light-receiving surface of the light-receiving element, and the light-receiving amount of each light-receiving surface divided by the separation band is determined. It is characterized in that an output terminal for independently outputting the electric signal and an arithmetic circuit connected to the output terminal for arithmetically operating the sum and difference of the electric signals are provided.
上記構成によれば、受光素子の受光面にはほぼビーム状
の反射光のみが照射されることになり、この受光面上の
照射位置は被検出物の傾きにより変化する。受光素子の
受光面には、発光素子と受光素子との並置方向に対して
所定の傾斜角を有する分離帯が形成されているので、被
検出物が傾斜動作を行う際の中心軸に対して平行または
垂直となるような方向に両素子の並置方向を設定するだ
けで、上記の分離帯を被検出物の上記中心軸に対して所
定の傾斜角に設定することができる。このように分離帯
を被検出物の上記中心軸と交差するように配置すること
ができるので、反射光が受光素子に照射されていれば、
反射光は分離帯により二分された受光面に必ず照射され
る。According to the above configuration, the light-receiving surface of the light-receiving element is irradiated with substantially beam-like reflected light, and the irradiation position on this light-receiving surface changes depending on the inclination of the object to be detected. On the light-receiving surface of the light-receiving element, a separation band having a predetermined inclination angle with respect to the juxtaposed direction of the light-emitting element and the light-receiving element is formed, so that the object to be detected is tilted with respect to the central axis. The separation band can be set at a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the object to be detected only by setting the juxtaposition direction of both elements in a direction that is parallel or vertical. Since the separation band can be arranged so as to intersect the central axis of the object to be detected in this manner, if the reflected light is applied to the light receiving element,
The reflected light is always applied to the light-receiving surface divided by the separation band.
従って、反射光の照射位置に関係なく、受光素子にて被
検出物の傾きの度合を検出することができるので、検出
範囲が広くなる。Therefore, the degree of inclination of the object to be detected can be detected by the light receiving element regardless of the irradiation position of the reflected light, so that the detection range is widened.
そして、各受光面の受光量は、照射位置の移動に伴って
一方は徐々に増加し、他方は徐々に減少することにな
る。従って、上記の受光量に応じた電気信号をそれぞれ
独立に出力する出力端子からは、被検出物の傾きの変化
に伴って、一方は徐々に増加し他方は徐々に減少する電
気信号がそれぞれ出力される。また、量電気信号の出力
値が一致するときの被検出物の傾きが基準位置となる。The amount of light received by each light receiving surface gradually increases with the movement of the irradiation position and gradually decreases with the other. Therefore, from the output terminals that independently output the electric signals corresponding to the amount of received light, one of the electric signals that gradually increases and the other gradually decreases is output in accordance with the change in the inclination of the detected object. To be done. Further, the inclination of the object to be detected when the output values of the quantitative electric signals match each other becomes the reference position.
また、上記の出力端子に接続され、上記各電気信号の和
および差を演算する演算回路が設けられているので、こ
の演算回路にて演算される各電気信号の差は、被検出物
が基準位置の場合に０となり、基準位置以外の位置では
被検出物の傾きの変化に伴って直線的に変化する。Further, since an arithmetic circuit that is connected to the output terminal and calculates the sum and difference of the electric signals is provided, the difference between the electric signals calculated by the arithmetic circuit is based on the detected object. In the case of the position, it becomes 0, and at positions other than the reference position, it changes linearly with the change of the inclination of the detected object.
従って、この値の正負によって被検出物の基準位置に対
する傾きの方向を知ることができ、かつ、その絶対値に
よって傾きの度合を検出することができる。Therefore, it is possible to know the direction of inclination with respect to the reference position of the detected object by the positive or negative of this value, and it is possible to detect the degree of inclination by the absolute value.
以上のように、被検出物が傾斜動作を行う際の中心軸に
対して平行または垂直となるような方向に発光素子と受
光素子との並置方向を設定するだけで、分離帯を被検出
物の上記中心軸と交差するように簡単に配置することが
できるので、例えば検出器を各種機器へ搭載する際に
は、搭載作業が簡単となると共に、上記作業に時間が掛
からず、しかも、簡単かつ安価な構成で被検出物の傾き
の方向や度合を容易に検出することができる。また、構
成が簡単であるので、小型化が可能となる。As described above, simply by setting the juxtaposition direction of the light emitting element and the light receiving element in a direction that is parallel or perpendicular to the central axis when the detection object performs the tilting operation, the separation band is detected. Since it can be easily arranged so as to intersect with the above-mentioned central axis, when mounting the detector on various devices, for example, the mounting work becomes simple, and the above-mentioned work does not take time, and furthermore, it is easy. Moreover, it is possible to easily detect the direction and degree of the inclination of the detected object with an inexpensive configuration. Moreover, since the structure is simple, the size can be reduced.
さらに、上記の演算回路にて演算される各電気信号の和
は、受光素子全体の受光量を示すものであり、これは反
射光が受光面に照射されていれば照射位置、即ち被検出
物の傾きに関係なく一定となる。従って、例えば、この
値の大きさに基づいて各電気信号の差にフィードバック
をかけたり、発光素子への供給電流を調整することによ
り、発光素子および受光素子の経年変化や温度特性等を
補償することが可能となる。Further, the sum of the electric signals calculated by the above-mentioned arithmetic circuit indicates the amount of light received by the entire light receiving element. This means that if the light receiving surface is irradiated with reflected light, the irradiation position, that is, the object to be detected. Is constant regardless of the slope of. Therefore, for example, by feeding back the difference between the electric signals based on the magnitude of this value or adjusting the supply current to the light emitting element, the aging and temperature characteristics of the light emitting element and the light receiving element are compensated. It becomes possible.
その上、発光素子および受光素子には、それぞれ独立し
た光路と集光レンズとが配設されているので、被検出物
からの反射光以外の光が受光素子に照射されることはな
く、指向性が鋭くなっている。このため、光の漏れが少
なく、集光効率が向上されるので、被検出物の傾きの検
出を高いS/N比で高精度に行うことができる。In addition, since the light emitting element and the light receiving element are each provided with an independent optical path and a condenser lens, light other than the reflected light from the object to be detected is not emitted to the light receiving element, The sex is sharp. Therefore, light leakage is small and the light collection efficiency is improved, so that the inclination of the object to be detected can be detected with high S / N ratio and high accuracy.
本発明の一実施例を第１図乃至第７図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
本実施例に係る光反射型傾き検出器は、光反射型傾き検
出素子と演算回路とで構成されている。第１図に示すよ
うに、光反射型傾き検出素子は、リード端子４・４とリ
ード端子５・５′・５とをモールド樹脂３で一体成形し
て形成されており、上記のリード端子４・４には発光ダ
イオード（LED）によって構成された発光素子チップ
（発光素子）１が、リード端子（出力端子）５・５′・
５には２個のフォトダイオードPD1・PD2によって構成さ
れた受光素子チップ（受光素子）２がそれぞれダイ・ワ
イヤボンドされている。The light reflection type tilt detector according to the present embodiment includes a light reflection type tilt detection element and an arithmetic circuit. As shown in FIG. 1, the light reflection type tilt detection element is formed by integrally molding the lead terminals 4 and 4 and the lead terminals 5 and 5 ′ and 5 with the molding resin 3. 4 has a light emitting element chip (light emitting element) 1 composed of a light emitting diode (LED), a lead terminal (output terminal) 5.5 '
A light-receiving element chip (light-receiving element) 2 composed of two photodiodes PD 1 and PD 2 is die-bonded to the die 5.
第２図に示すように、上記の受光素子チップ２は、フォ
トダイオードPD1・PD2の各アノードがコモン端子である
リード端子５′に接続されると共に、各カソードがそれ
ぞれ両端に配されたリード端子５・５に接続されること
によりワイヤボンドされて回路が構成されている。As shown in FIG. 2, in the light-receiving element chip 2 described above, each anode of the photodiodes PD 1 and PD 2 is connected to a lead terminal 5 ′ which is a common terminal, and each cathode is arranged at both ends. A circuit is formed by wire bonding by being connected to the lead terminals 5.
モールド樹脂３は、リード端子４・４・５・５′・５を
含めて一体成形されており、その一体成形品に発光素子
チップ１と受光素子チップ２とが直接ダイ・ワイヤボン
ドされている。そして、光路ガイドを有する集光レンズ
付光路ガイド用ホルダには、発光素子チップ１と受光素
子チップ２との上方にそれぞれ空間を開けて独立した光
路６・６′が形成されると共に、これら光路６・６′の
上端部にそれぞれ集光レンズ７・７′が設けられてい
る。The molding resin 3 is integrally molded including the lead terminals 4, 4, 5, 5 ', 5 and the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 are directly die-wire bonded to the integrally molded product. . In the holder for the optical path guide with the condensing lens having the optical path guide, independent optical paths 6 and 6 ′ are formed above the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 by forming spaces, and these optical paths are formed. Condensing lenses 7.7 'are provided at the upper ends of 6.6'.
尚、集光レンズ付光路ガイド用ホルダは、２色成形によ
り集光レンズ７・７′が一体的に成形されたものであっ
てもよく、また、別に成形された集光レンズ７・７′が
固着されたものであってもよい。集光レンズ付光路ガイ
ド用ホルダは、発光素子チップ１と受光素子チップ２と
をワイヤボンドした後、接着剤等にモールド樹脂３に固
定されている。The holder for the optical path guide with the condenser lens may be one in which the condenser lenses 7 and 7'are integrally formed by two-color molding, or the separately formed condenser lenses 7 and 7 '. May be fixed. The holder for the optical path guide with the condenser lens is fixed to the mold resin 3 with an adhesive or the like after wire-bonding the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2.
このように構成された光反射型傾き検出素子は、リード
端子４・４に電源を接続することにより発光素子チップ
１の発光ダイオード（LED）が発光し、この光が光路６
および集光レンズ７を介して上方に位置する被検出物８
で反射され、この反射光が集光レンズ７′および光路
６′を介して受光素子チップ２の受光面に照射される。
この受光素子チップ２は、第３図に示すように、長方形
状の受光面の対角線上に分離帯９が形成され、この分離
帯９によって２分された各受光面がそれぞれフォトダイ
オードPD1・PD2を構成している。即ち、上記の分離帯９
は、第３図から明らかなように、発光素子チップ１と受
光素子チップ２との並び方向（並置方向）に対して所定
の傾斜角でもって形成されている。In the light reflection type tilt detection element thus configured, the light emitting diode (LED) of the light emitting element chip 1 emits light by connecting the power supply to the lead terminals 4 and 4, and this light is transmitted through the optical path 6
And an object to be detected 8 located above the condenser lens 7
The reflected light is reflected on the light receiving surface of the light receiving element chip 2 through the condenser lens 7'and the optical path 6 '.
As shown in FIG. 3, in this light receiving element chip 2, a separation band 9 is formed on a diagonal line of a rectangular light receiving surface, and each light receiving surface divided by this separation band 9 is a photodiode PD 1. Configures PD 2 . That is, the above separation zone 9
As is clear from FIG. 3, the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 are formed with a predetermined inclination angle with respect to the direction in which the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 are arranged side by side.
このため、第４図に示すように、被検出物８が両素子チ
ップ１・２の並び方向に平行な軸（被検出物８が傾斜動
作を行う際の中心軸）を中心として矢印方向に傾きを変
化させた場合、反射光の受光面上での照射位置は、第５
図に示すように、例えば一転鎖線円ａから一点鎖線円ｂ
・ｃというように受光面の長方形状に沿って移動する。
そして、照射位置のこのような変化に伴って、フォトダ
イオードPD1の受光量は徐々に減少すると共に、フォト
ダイオードPD2の受光量は徐々に増加する。また、被検
出物８が水平位置の場合には、受光面の照射位置が長方
形状の中央である一点鎖線円ｂの位置となり、フォトダ
イオードPD1・PD2の受光量が同じになる。従って、フォ
トダイオードPD1・PD2からの検出出力（電気信号）もこ
の受光量に比例して変化する。Therefore, as shown in FIG. 4, the object to be detected 8 is in the direction of the arrow around the axis parallel to the direction in which the element chips 1 and 2 are arranged (the central axis when the object to be detected 8 tilts). When the tilt is changed, the irradiation position of the reflected light on the light receiving surface is the fifth position.
As shown in the figure, for example, one-dot chain line circle a to one-dot chain line circle b
・ Move along the rectangular shape of the light-receiving surface like c.
Then, with such a change in the irradiation position, the light receiving amount of the photodiode PD 1 gradually decreases, and the light receiving amount of the photodiode PD 2 gradually increases. When the detected object 8 is in the horizontal position, the irradiation position of the light receiving surface is the position of the dashed-dotted circle b which is the center of the rectangular shape, and the light receiving amounts of the photodiodes PD 1 and PD 2 are the same. Therefore, the detection outputs (electrical signals) from the photodiodes PD 1 and PD 2 also change in proportion to the amount of received light.
第６図に示すように、演算回路は、上記光反射型傾き検
出素子のリード端子５・５′・５に接続されている。各
フォトダイオードPD1・PD2は、それぞれこのリード端子
５・５′を介してオペアンプOP1・OP2の入力端子に接続
されている。これらオペアンプOP1・OP2は、それぞれ抵
抗器R1・R1を介して負帰還がかけられ、フォトダイオー
ドPD1・PD2の各検出出力である光電流をそれぞれ検出電
圧Ａ・Ｂに変換するリニア増幅回路を構成している。こ
れらオペアンプOP1・OP2の出力は、共にオペアンプOP3
・OP4の入力端子にそれぞれ接続されている。オペアン
プOP3は、４個の抵抗器R2…が外付けされ、反転・非反
転入力端子にそれぞれオペアンプOP1・OP2からの検出電
圧Ａ・Ｂを入力することにより、これらの差電圧（Ａ−
Ｂ）を出力する減算回路を構成している。As shown in FIG. 6, the arithmetic circuit is connected to the lead terminals 5, 5 ', 5 of the light reflection type tilt detection element. The photodiodes PD 1 and PD 2 are connected to the input terminals of the operational amplifiers OP 1 and OP 2 via the lead terminals 5 and 5 ', respectively. Negative feedback is applied to these operational amplifiers OP 1 and OP 2 via resistors R 1 and R 1 , respectively, and the photocurrents that are the detection outputs of the photodiodes PD 1 and PD 2 are converted into detection voltages A and B, respectively. It constitutes a linear amplifier circuit. The outputs of these operational amplifiers OP 1 and OP 2 are both operational amplifier OP 3
・ Connected to the input terminals of OP 4 respectively. The operational amplifier OP 3 is provided with four resistors R 2 ... Externally, and by inputting the detection voltages A and B from the operational amplifiers OP 1 and OP 2 to the inverting and non-inverting input terminals, respectively, the difference voltage ( A-
It constitutes a subtraction circuit for outputting B).
また、オペアンプOP4は、３個の抵抗器R3…が外付けさ
れ、反転入力端子にオペアンプOP1・OP2からの検出電圧
Ａ・Ｂを共に入力することにより、これらの和電圧（Ａ
＋Ｂ）を出力する加算回路を構成している。このオペア
ンプOP3・OP4からの差電圧および和電圧が演算回路にお
ける出力となる。Further, the operational amplifier OP 4 is provided with three resistors R 3 ... Externally, and by inputting the detection voltages A and B from the operational amplifiers OP 1 and OP 2 to the inverting input terminal, the sum voltage (A
+ B) is included in the adder circuit. The difference voltage and the sum voltage from the operational amplifiers OP 3 and OP 4 become the output in the arithmetic circuit.
尚、上記の演算は、アナログ演算とデジタル演算のどち
らでもよいが、デジタル演算を行う場合には検出出力を
Ａ−Ｄ変換する必要がある。The above calculation may be either analog calculation or digital calculation, but in the case of performing digital calculation, it is necessary to A / D convert the detection output.
上記のように構成された光反射型傾き検出器において、
被検出物８の傾きを変化させた場合における、光反射型
傾き検出素子の検出出力に対応する検出電圧Ａ・Ｂ、並
びに演算回路の出力である差電圧（Ａ−Ｂ）および和電
圧（Ａ＋Ｂ）の状態を、第７図に示す。In the light reflection type tilt detector configured as described above,
The detection voltages A and B corresponding to the detection output of the light reflection type tilt detection element when the tilt of the object to be detected 8 is changed, and the difference voltage (AB) and the sum voltage (A + B) which are the outputs of the arithmetic circuit. ) Is shown in FIG.
同図から明かなように、被検出物８の傾きが負（−）か
ら正（＋）に変化するに伴って、検出電圧Ａは徐々に上
昇し、検出電圧Ｂは徐々に低下する。また、この検出電
圧Ａ・Ｂは、被検出物８の傾きが０、即ち水平状態のと
きに同じ値となる。このため、差電圧（Ａ−Ｂ）は傾き
が負（−）から正（＋）に変化するに伴って、負の値か
ら正の値へと直線的に上昇する。被検出物８が水平状態
のときには、差電圧（Ａ−Ｂ）は０となる。また、和電
圧（Ａ＋Ｂ）は、傾きの変化にかかわらず常に一定の値
となる。尚、通常は、上記のように水平位置、即ち被検
出物８の反射面が受光素子チップ２の受光面と平行にな
る位置をこの基準位置とすればよい。As is clear from the figure, the detection voltage A gradually increases and the detection voltage B gradually decreases as the inclination of the object to be detected 8 changes from negative (-) to positive (+). Further, the detection voltages A and B have the same value when the inclination of the object to be detected 8 is 0, that is, in the horizontal state. Therefore, the difference voltage (AB) linearly increases from a negative value to a positive value as the slope changes from negative (-) to positive (+). When the detected object 8 is in the horizontal state, the difference voltage (AB) becomes zero. Further, the sum voltage (A + B) always has a constant value regardless of the change in the slope. Normally, as described above, the horizontal position, that is, the position where the reflection surface of the object to be detected 8 is parallel to the light receiving surface of the light receiving element chip 2 may be set as the reference position.
従って、この差電圧（Ａ−Ｂ）の正負と絶対値を調べれ
ば、被検出物８における傾きの方向およびその傾きの程
度を知ることができる。また、和電圧（Ａ＋Ｂ）の値を
調べれば、この光反射型傾き検出素子の経年変化や温度
特性による補償量を得ることができ、これによって差電
圧（Ａ−Ｂ）にフィードバックをかけたり、発光素子チ
ップ１のフォトダイオード（LED）への供給電流を調整
することにより、経年変化や温度特性の影響を受けない
検出を行うことが可能となる。Therefore, by examining the positive / negative and absolute value of this difference voltage (A−B), it is possible to know the direction of the inclination of the detected object 8 and the degree of the inclination. Also, by examining the value of the sum voltage (A + B), it is possible to obtain the amount of compensation due to the secular change and temperature characteristics of this light reflection type tilt detection element, and thereby to feed back the difference voltage (A−B). By adjusting the supply current to the photodiode (LED) of the light emitting element chip 1, it becomes possible to perform detection that is not affected by aging and temperature characteristics.
また、本実施例のように、リード端子４…・５…をモー
ルド樹脂３で一体成形したものに、発光素子チップ１と
受光素子チップ２とをダイ・ワイヤボンドした状態の集
光レンズ付光路ガイド用ホルダを精度良くアセンブリす
ることで、光の漏れがなく集光効率が良いにもかかわら
ず、小型かつ安価に光反射型傾き検出素子を製造するこ
とができるので、本発明に係る光反射型傾き検出器をビ
デオディスク装置等の小型機器におけるチルトセンサと
して用いることが可能となる。さらに、演算回路をIC化
することにより、光反射型傾き検出器の小型化をより一
層推進することが可能となる。Further, as in the present embodiment, the light path with the condensing lens in which the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 are die-wire bonded to the lead terminals 4 ... By assembling the guide holder with high accuracy, it is possible to manufacture the light reflection type tilt detection element in a small size and at a low cost in spite of light leakage and good light collection efficiency. The mold tilt detector can be used as a tilt sensor in a small device such as a video disk device. Furthermore, by making the arithmetic circuit an IC, it is possible to further promote the miniaturization of the light reflection type tilt detector.
上記構成の光反射型傾き検出器においては、受光素子チ
ップ２の受光面にほぼビーム状の反射光のみが照射され
ることになり、この受光面上の照射位置は被検出物８の
傾きにより変化する。受光素子チップ２の受光面には、
発光素子チップ１と受光素子チップ２との並置方向に対
して所定の傾斜角を有する分離帯９が形成されているの
で、被検出物８が傾斜動作を行う際の中心軸に対して平
行または垂直となるような方向に両素子チップ１・２の
並置方向を設定するだけで、上記の分離帯９を被検出物
８の上記中心軸に対して所定の傾斜角に設定することが
できる。このように分離帯９を被検出物８の上記中心軸
と交差するように配置することができるので、反射光が
受光素子チップ２に照射されていれば、反射光は分離帯
９により二分された受光面を構成するフォトダイオード
PD1・PD2に必ず照射される。In the light reflection type tilt detector having the above structure, the light receiving surface of the light receiving element chip 2 is irradiated with substantially beam-like reflected light, and the irradiation position on this light receiving surface depends on the tilt of the object to be detected 8. Change. On the light receiving surface of the light receiving element chip 2,
Since the separation band 9 having a predetermined inclination angle with respect to the juxtaposed direction of the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 is formed, it is parallel to the central axis when the object 8 is tilted or The separation band 9 can be set at a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the object to be detected 8 only by setting the juxtaposed direction of the element chips 1 and 2 in the vertical direction. In this way, the separation band 9 can be arranged so as to intersect with the central axis of the object to be detected 8. Therefore, if the light receiving element chip 2 is irradiated with the reflected light, the reflected light is divided into two by the separation band 9. Photodiode that constitutes the light receiving surface
Irradiates PD 1 and PD 2 .
従って、反射光の照射位置に関係なく、受光素子チップ
２にて被検出物８の傾きの度合を検出することができる
ので、検出範囲が広くなる。Therefore, the degree of inclination of the object to be detected 8 can be detected by the light receiving element chip 2 regardless of the irradiation position of the reflected light, so that the detection range is widened.
そして、フォトダイオードPD1・PD2の受光量は、照射位
置の移動に伴って一方は徐々に増加し、他方は徐々に減
少することになる。従って、上記の受光量に応じた検出
出力をそれぞれ独立に出力するリード端子５・５′・５
からは、被検出物８の傾きの変化に伴って、一方は徐々
に増加し他方は徐々に減少する検出出力がそれぞれ出力
される。The amount of light received by the photodiodes PD 1 and PD 2 gradually increases with the movement of the irradiation position and gradually decreases with the other. Therefore, the lead terminals 5, 5 ', 5 which independently output the detection outputs according to the above-mentioned received light amount, respectively.
From the above, as the inclination of the object to be detected 8 changes, one of the detection outputs gradually increases and the other gradually decreases.
また、上記のリード端子５・５′・５に接続され、上記
各検出出力に対応する検出電圧Ａ・Ｂの和電圧（Ａ＋
Ｂ）および差電圧（Ａ−Ｂ）を演算する演算回路が設け
られているので、この演算回路にて演算される差電圧
（Ａ−Ｂ）は、被検出物８が基準位置の場合に０とな
り、基準位置以外の位置では被検出物８の傾きの変化に
伴って直線的に変化する。Further, the sum voltage (A +) of the detection voltages A and B, which are connected to the lead terminals 5, 5 ', 5 and correspond to the respective detection outputs,
B) and an arithmetic circuit for calculating the difference voltage (AB) are provided, the difference voltage (AB) calculated by this arithmetic circuit is 0 when the detected object 8 is at the reference position. Therefore, the position other than the reference position changes linearly with the change in the inclination of the detected object 8.
従って、差電圧（Ａ−Ｂ）の値の正負によって被検出物
８の基準位置に対する傾きの方向を知ることができ、か
つ、その絶対値によって傾きの度合を検出することがで
きる。Therefore, the direction of the inclination of the detected object 8 with respect to the reference position can be known by the positive or negative value of the difference voltage (AB), and the degree of the inclination can be detected by the absolute value.
以上のように、被検出物８が傾斜動作を行う際の中心軸
に対して平行または垂直となるような方向に発光素子チ
ップ１と受光素子チップ２との並置方向を設定するだけ
で、分離帯９を被検出物８の上記中心軸と交差するよう
に簡単に配置することができるので、例えば検出器を各
種機器へ搭載する際には、搭載作業が簡単となると共
に、上記作業に時間が掛からず、しかも、簡単かつ安価
な構成で被検出物８の傾きの方向や度合を容易に検出す
ることができる。また、構成が簡単であるので、小型化
が可能となる。As described above, the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 can be separated from each other only by setting the juxtaposition direction of the light emitting element chip 1 and the light receiving element chip 2 so as to be parallel or perpendicular to the central axis when the detected object 8 tilts. Since the band 9 can be easily arranged so as to intersect with the central axis of the object to be detected 8, for example, when the detector is mounted on various devices, the mounting work becomes simple and time is required for the above work. Further, it is possible to easily detect the direction and degree of the inclination of the detected object 8 with a simple and inexpensive structure. Moreover, since the structure is simple, the size can be reduced.
さらに、上記の演算回路にて演算される和電圧（Ａ＋
Ｂ）は、受光素子チップ２全体の受光量を示すものであ
り、これは反射光が受光面に照射されていれば照射位
置、即ち被検出物８の傾きに関係なく一定となる。従っ
て、例えば、和電圧（Ａ＋Ｂ）の値の大きさに基づいて
差電圧（Ａ−Ｂ）にフィードバックをかけたり、発光素
子チップ１への供給電流を調整することにより、発光素
子チップ１および受光素子チップ２の経年変化や温度特
性等を補償することが可能となる。Furthermore, the sum voltage (A +
B) shows the amount of light received by the entire light-receiving element chip 2, which is constant regardless of the irradiation position, that is, the inclination of the object 8 to be detected, when the reflected light is irradiated on the light-receiving surface. Therefore, for example, by feeding back the difference voltage (A−B) based on the magnitude of the value of the sum voltage (A + B) or adjusting the supply current to the light emitting element chip 1, the light emitting element chip 1 and the light receiving element It is possible to compensate for aging of the element chip 2, temperature characteristics, and the like.
その上、発光素子チップ１および受光素子チップ２に
は、それぞれ独立した光路６・６′と集光レンズ７・
７′とが配設されているので、被検出物８からの反射光
以外の光が受光素子チップ２に照射されることはなく、
指向性が鋭くなっている。このため、光の漏れが少な
く、集光効率が向上されるので、被検出物８の傾きの検
出を高いS/N比で高精度に行うことができる。In addition, the light-emitting element chip 1 and the light-receiving element chip 2 have independent optical paths 6 and 6'and a condenser lens 7-
7'is provided, the light receiving element chip 2 is not irradiated with light other than the reflected light from the object to be detected 8,
The directivity is sharp. Therefore, light leakage is small and the light collection efficiency is improved, so that the inclination of the object to be detected 8 can be detected with high S / N ratio and with high accuracy.
本発明に係る光反射型傾き検出器は、以上のように、光
を被検出物に照射する発光素子と、上記光の被検出物か
らの反射光を受光可能に配置された受光素子とを備える
と共に、上記発光素子および受光素子には、それぞれ独
立した光路と集光レンズとが配設され、上記受光素子の
受光面には、発光素子と受光素子との並置方向に対して
所定の傾斜角を有する分離帯が形成され、かつ、この分
離帯により二分された各受光面の受光量に応じた電気信
号をそれぞれ独立に出力する出力端子と、この出力端子
に接続され、上記各電気信号の和および差を演算する演
算回路とが設けられている構成である。As described above, the light reflection type tilt detector according to the present invention includes a light emitting element that irradiates an object to be detected with light, and a light receiving element that is arranged to be able to receive the reflected light of the light from the object to be detected. In addition, the light emitting element and the light receiving element are each provided with an independent optical path and a condenser lens, and the light receiving surface of the light receiving element has a predetermined inclination with respect to the juxtaposed direction of the light emitting element and the light receiving element. An output terminal, which is formed with a separation band having a corner and which independently outputs an electric signal corresponding to the amount of light received by each light receiving surface divided by the separation band, is connected to the output terminal, and each of the electric signals And a calculation circuit for calculating the sum and difference of
それゆえ、被検出物が傾斜動作を行う際の中心軸に対し
て平行または垂直となるような方向に発光素子と受光素
子との並置方向を設定するだけで、上記の分離帯を被検
出物の上記中心軸に対して所定の傾斜角に設定すること
ができる。このように分離帯を被検出物の上記中心軸と
交差するように配置することができるので、反射光が受
光素子に照射されていれば、反射光は分離帯により二分
された受光面に必ず照射される。Therefore, the separation band can be detected by simply setting the juxtaposing direction of the light emitting element and the light receiving element in a direction parallel or perpendicular to the central axis when the detection object performs the tilting operation. The inclination angle can be set to a predetermined angle with respect to the above-mentioned central axis. In this way, the separation band can be arranged so as to cross the central axis of the object to be detected, so that when the reflected light is applied to the light receiving element, the reflected light is always reflected on the light receiving surface divided by the separation band. Is irradiated.
従って、反射光の照射位置に関係なく、受光素子にて被
検出物の傾きの度合を検出することができるので、検出
範囲が広くなるという効果を奏する。Therefore, the degree of inclination of the object to be detected can be detected by the light receiving element regardless of the irradiation position of the reflected light, so that there is an effect that the detection range is widened.
そして、各受光面の受光量は、照射位置の移動に伴って
一方は徐々に増加し、他方は徐々に減少することにな
る。従って、出力端子からは、被検出物の傾きの変化に
伴って、一方は徐々に増加し他方は徐々に減少する電気
信号がそれぞれ出力され、演算回路にて演算される各電
気信号の差は、被検出物が基準位置の場合に０となり、
基準位置以外の位置では被検出物の傾きの変化に伴って
直線的に変化する。The amount of light received by each light receiving surface gradually increases with the movement of the irradiation position and gradually decreases with the other. Therefore, the output terminal outputs electric signals, one of which gradually increases and the other gradually decreases, in accordance with the change of the inclination of the detected object, and the difference between the electric signals calculated by the arithmetic circuit is , Becomes 0 when the detected object is at the reference position,
At positions other than the reference position, the position changes linearly as the inclination of the detected object changes.
従って、この値の正負によって被検出物の基準位置に対
する傾きの方向を知ることができ、かつ、その絶対値に
よって傾きの度合を検出することができるという効果を
奏する。Therefore, it is possible to know the direction of the inclination of the object to be detected with respect to the reference position based on whether the value is positive or negative, and to detect the degree of the inclination based on the absolute value.
これにより、被検出物が傾斜動作を行う際の中心軸に対
して平行または垂直となるような方向に発光素子と受光
素子との並置方向を設定するだけで、分離帯を被検出物
の上記中心軸と交差するように簡単に配置することがで
きるので、例えば検出器を各種機器へ搭載する際には、
搭載作業が簡単となると共に、上記作業に時間が掛から
ず、しかも、簡単にかつ安価な構成で被検出物の傾きの
方向や度合を容易に検出することができる。また、構成
が簡単であるので、小型化が可能となるという効果を奏
する。Thus, the separation band is set to the above-mentioned detection object by simply setting the juxtaposed direction of the light emitting element and the light receiving element in a direction parallel or perpendicular to the central axis when the detection object performs the tilting operation. Since it can be easily arranged so as to intersect the central axis, when mounting the detector on various devices, for example,
The mounting work becomes simple, the above-mentioned work does not take time, and the direction and degree of the inclination of the object to be detected can be easily detected with a simple and inexpensive structure. Further, since the structure is simple, there is an effect that the size can be reduced.
さらに、演算回路にて演算される各電気信号の和は、反
射光が受光面に照射されていれば照射位置、即ち被検出
物の傾きに関係なく一定となる。従って、例えば、この
値の大きさに基づいて各電気信号の差にフィードバック
をかけたり、発光素子への供給電流を調整することによ
り、発光素子および受光素子の経年変化や温度特性等を
補償することが可能となる。Furthermore, the sum of the electric signals calculated by the arithmetic circuit is constant regardless of the irradiation position, that is, the inclination of the object to be detected, when the reflected light is irradiated on the light receiving surface. Therefore, for example, by feeding back the difference between the electric signals based on the magnitude of this value or adjusting the supply current to the light emitting element, the aging and temperature characteristics of the light emitting element and the light receiving element are compensated. It becomes possible.
その上、被検出物からの反射光以外の光が受光素子に照
射されることはなく、指向性が鋭くなっているので、光
の漏れが少なく、集光効率が向上され、被検出物の傾き
の検出を高いS/N比で高精度に行うことができる。Moreover, light other than the reflected light from the object to be detected is not irradiated to the light receiving element, and the directivity is sharp, so that there is little light leakage, the light collection efficiency is improved, and the object to be detected is improved. The inclination can be detected with high S / N ratio and high accuracy.
第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光反射型傾き
検出素子の平面図、縦断面正面図、右側面図、第２図は
光反射型傾き検出素子の回路図、第３図は受光素子チッ
プにおける受光面の平面図、第４図はこの受光面と被検
出物との位置関係を示す側面図、第５図はこの受光面上
における反射光の照射位置を示す平面図、第６図は演算
回路の回路図、第７図は演算回路上の各出力と被検出物
の傾きとの関係を示す説明図である。 第８図乃至第11図は従来例を示すものであって、第８図
は反射型フォトインタラプタの構造を示す縦断面正面
図、第９図は他の反射型フォトインタラプタの構造を示
す縦断面正面図、第10図はこれら反射型フォトインタラ
プタと被検出物との位置関係を示す側面図、第11図はこ
れら反射型フォトインタラプタの出力と被検出物の傾き
との関係を示す説明図である。 １は発光素子チップ（発光素子）、２は受光素子チップ
（受光素子）、５・５′はリード端子（出力端子）、６
・６′は光路、７・７′は集光レンズ、８は被検出物、
９は分離帯である。1 to 7 show an embodiment of the present invention, and FIGS. 1 (a), (b) and (c) are a plan view, a vertical sectional front view, and a plan view of a light reflection type tilt detection element, respectively. Right side view, FIG. 2 is a circuit diagram of a light reflection type tilt detecting element, FIG. 3 is a plan view of a light receiving surface of a light receiving element chip, and FIG. 4 is a side view showing a positional relationship between the light receiving surface and an object to be detected. 5 and 5 are plan views showing the irradiation position of the reflected light on the light receiving surface, FIG. 6 is a circuit diagram of the arithmetic circuit, and FIG. 7 is a relationship between each output on the arithmetic circuit and the inclination of the detected object. FIG. 8 to 11 show a conventional example. FIG. 8 is a vertical sectional front view showing the structure of a reflective photo interrupter, and FIG. 9 is a vertical sectional view showing the structure of another reflective photo interrupter. Front view, FIG. 10 is a side view showing the positional relationship between these reflective photointerrupters and the object to be detected, and FIG. 11 is an explanatory view showing the relationship between the output of these reflective photointerrupters and the tilt of the object to be detected. is there. 1 is a light emitting element chip (light emitting element), 2 is a light receiving element chip (light receiving element), 5'is a lead terminal (output terminal), 6
6'is an optical path, 7'7 is a condenser lens, 8 is an object to be detected,
9 is a separation zone.
Claims (1)
光の被検出物からの反射光を受光可能に配置された受光
素子とを備えると共に、上記発光素子および受光素子に
は、それぞれ独立した光路と集光レンズとが配設され、 上記受光素子の受光面には、発光素子と受光素子との並
置方向に対して所定の傾斜角を有する分離帯が形成さ
れ、かつ、この分離帯により二分された各受光面の受光
量に応じた電気信号をそれぞれ独立に出力する出力端子
と、この出力端子に接続され、上記各電気信号の和およ
び差を演算する演算回路とが設けられていることを特徴
とする光反射型傾き検出器。1. A light emitting element for irradiating an object to be detected with light, and a light receiving element arranged to receive reflected light of the light from the object to be detected, wherein the light emitting element and the light receiving element are: An independent optical path and a condensing lens are provided, and a separation band having a predetermined inclination angle with respect to the juxtaposed direction of the light emitting element and the light receiving element is formed on the light receiving surface of the light receiving element. An output terminal for independently outputting an electric signal corresponding to the amount of light received by each light-receiving surface divided by the separation band, and an arithmetic circuit connected to this output terminal for calculating the sum and difference of the electric signals are provided. A light-reflecting tilt detector characterized by being provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095784A JPH0726837B2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Light reflection type tilt detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095784A JPH0726837B2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Light reflection type tilt detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63261104A JPS63261104A (en) | 1988-10-27 |
| JPH0726837B2 true JPH0726837B2 (en) | 1995-03-29 |
Family
ID=14147091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62095784A Expired - Fee Related JPH0726837B2 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | Light reflection type tilt detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726837B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61112905A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Sharp Corp | Optical measuring apparatus |
| JPS61260113A (en) * | 1985-05-15 | 1986-11-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Detector for tilt angle of plane |
-
1987
- 1987-04-17 JP JP62095784A patent/JPH0726837B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61112905A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Sharp Corp | Optical measuring apparatus |
| JPS61260113A (en) * | 1985-05-15 | 1986-11-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Detector for tilt angle of plane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63261104A (en) | 1988-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |