JPH08105709A - 光学式センサ - Google Patents
光学式センサInfo
- Publication number
- JPH08105709A JPH08105709A JP23929894A JP23929894A JPH08105709A JP H08105709 A JPH08105709 A JP H08105709A JP 23929894 A JP23929894 A JP 23929894A JP 23929894 A JP23929894 A JP 23929894A JP H08105709 A JPH08105709 A JP H08105709A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- order
- grating
- diffracted
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で測定範囲の広い光学センサを提供するこ
とを目的としている。 【構成】対象物からの光ビーム反射光を光導入路を通し
て受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前記対象物
の距離もしくは変位を検出する光学式センサにおいて、
前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けるようにした
ものである。 【効果】光路に要するセンサの体積を減らすことが出
来、小型化が可能となり、光次の回折光を利用すること
で測定範囲が拡大する。
とを目的としている。 【構成】対象物からの光ビーム反射光を光導入路を通し
て受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前記対象物
の距離もしくは変位を検出する光学式センサにおいて、
前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けるようにした
ものである。 【効果】光路に要するセンサの体積を減らすことが出
来、小型化が可能となり、光次の回折光を利用すること
で測定範囲が拡大する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物の距離もしくは
変位を検出する光学式センサに関する。
変位を検出する光学式センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光位置検出器を用いた光変位セン
サとしては、例えば特開平５−２４０６１１号公報に見
られるようなものがある。この光変位センサの動作を図
４に基づき説明する。発光素子１から出た検出光L１は
検出対象物２の投射面１２に投射される。検出対象物の
投射面１２で反射した反射光L２はピンホール３を介
し、光位置検出器５の受光面１５に入射する。このとき
光位置検出器上の受光位置は変位センサと検出対象物と
の距離により決り、従って光位置検出器出力電圧より対
象物の位置を検出することが出来る。
サとしては、例えば特開平５−２４０６１１号公報に見
られるようなものがある。この光変位センサの動作を図
４に基づき説明する。発光素子１から出た検出光L１は
検出対象物２の投射面１２に投射される。検出対象物の
投射面１２で反射した反射光L２はピンホール３を介
し、光位置検出器５の受光面１５に入射する。このとき
光位置検出器上の受光位置は変位センサと検出対象物と
の距離により決り、従って光位置検出器出力電圧より対
象物の位置を検出することが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような変
位センサの検出範囲は、反射光がピンホールを通して光
位置検出器の受光機に投射される範囲内でしかなく、ほ
とんど光位置検出器の大きさで決められてしまい、広範
囲の検出の為には面積の大きな光位置検出器が必要とな
り装置が大型化するといった問題があった。
位センサの検出範囲は、反射光がピンホールを通して光
位置検出器の受光機に投射される範囲内でしかなく、ほ
とんど光位置検出器の大きさで決められてしまい、広範
囲の検出の為には面積の大きな光位置検出器が必要とな
り装置が大型化するといった問題があった。
【０００４】本発明は、上記の点を鑑みてなされたもの
で、小型で測定範囲の広い光学センサを提供することを
目的としている。
で、小型で測定範囲の広い光学センサを提供することを
目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、対象物からの光ビーム反射光を光導入路を
通して受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前記対
象物の距離もしくは変位を検出する光学式センサにおい
て、前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けるように
したものである。
成するため、対象物からの光ビーム反射光を光導入路を
通して受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前記対
象物の距離もしくは変位を検出する光学式センサにおい
て、前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けるように
したものである。
【０００６】また、上記センサにおいて受光部を２つ以
上備えたものである。
上備えたものである。
【０００７】あるいは、上記いずれかのセンサにおい
て、回折光の次数を判別するためのフォトダイオードを
備えたものである。
て、回折光の次数を判別するためのフォトダイオードを
備えたものである。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
【０００９】図１は、本発明の第一の実施例である。従
来との違いは反射光を受光部に導入する部分に回折格子
を設けたことである。図では、ピンホール３の直後に回
折格子４を置いた。検出対象物２の表面で反射されてピ
ンホール３を通過した光は回折格子４に照射される。検
出対象物２とピンホール３の位置関係により、回折格子
４への入射角度θ１が決る。入射角θ１で回折格子へ入
射した光は次式に従った角度θ2で出射する。 sinθ１ + sinθ2 = m λ ／ Λ ただし、ｍは回折次数、λは光の波長、Λは回折格子の
ピッチである。角度θ2で出射した光は、受光部５へ照
射する。このとき、受光部により照射された光を検出す
ることにより検出対象物の位置や情報が検出できる。
来との違いは反射光を受光部に導入する部分に回折格子
を設けたことである。図では、ピンホール３の直後に回
折格子４を置いた。検出対象物２の表面で反射されてピ
ンホール３を通過した光は回折格子４に照射される。検
出対象物２とピンホール３の位置関係により、回折格子
４への入射角度θ１が決る。入射角θ１で回折格子へ入
射した光は次式に従った角度θ2で出射する。 sinθ１ + sinθ2 = m λ ／ Λ ただし、ｍは回折次数、λは光の波長、Λは回折格子の
ピッチである。角度θ2で出射した光は、受光部５へ照
射する。このとき、受光部により照射された光を検出す
ることにより検出対象物の位置や情報が検出できる。
【００１０】以上のような構成により、従来検出対象が
近づきθ１が大きくなると受光部を投光部から離して配
置する必要があったが、本発明では、回折格子により光
を折り返すことにより受光部を投光部の近くに配置する
ことが出来、光学系のコンパクト化が可能となった。さ
らに、上記の式からもわかるように、高次光が発生する
ような回折格子を用いることで検出対象物が近づいたり
離れたりして光が受光部から外れる場合にもすぐ次の次
数の回折光が受光部に照射し検出範囲が拡大する。
近づきθ１が大きくなると受光部を投光部から離して配
置する必要があったが、本発明では、回折格子により光
を折り返すことにより受光部を投光部の近くに配置する
ことが出来、光学系のコンパクト化が可能となった。さ
らに、上記の式からもわかるように、高次光が発生する
ような回折格子を用いることで検出対象物が近づいたり
離れたりして光が受光部から外れる場合にもすぐ次の次
数の回折光が受光部に照射し検出範囲が拡大する。
【００１１】検出対象物の位置や情報は、例えば角度θ
2を検知することにより得ることが出来るが、角度の検
知手段としては、光量検出器例えばフォトダイオード
（以下ＰＤという）によりビームのパワー分布を利用
し、角度による光量変化を検知する、または、ＰＤアレ
イを用いて受光部へのビームの入射位置を得ることによ
り検出可能である。
2を検知することにより得ることが出来るが、角度の検
知手段としては、光量検出器例えばフォトダイオード
（以下ＰＤという）によりビームのパワー分布を利用
し、角度による光量変化を検知する、または、ＰＤアレ
イを用いて受光部へのビームの入射位置を得ることによ
り検出可能である。
【００１２】また、受光部としては、光位置検出器（Ｐ
ＳＤ）を用いてもよい。ＰＳＤはビームの位置を電圧変
化として検知することができるため途切れのない連続し
た検出が可能である。また受光部の光強度変化があるこ
とを考えるとＰＳＤによる検出が好ましい。
ＳＤ）を用いてもよい。ＰＳＤはビームの位置を電圧変
化として検知することができるため途切れのない連続し
た検出が可能である。また受光部の光強度変化があるこ
とを考えるとＰＳＤによる検出が好ましい。
【００１３】図２に本発明の第２の実施例を示す。この
実施例では受光素子を２つ備え、２つの回折光を同時に
検出する。このとき、一方のＰＳＤ７の受光面を走査し
ていた光が受光面の終端に来たときに他方のＰＳＤ８の
始点に他の回折光がかかるように２つのＰＳＤ位置は調
整されている。このため、検出対象物がセンサ本体から
離れていき回折光が一方のＰＳＤ７の終点に来ても他の
回折光が他方のＰＳＤ８の始点にさしかかり、途切れの
ない連続した距離測定が可能となる。
実施例では受光素子を２つ備え、２つの回折光を同時に
検出する。このとき、一方のＰＳＤ７の受光面を走査し
ていた光が受光面の終端に来たときに他方のＰＳＤ８の
始点に他の回折光がかかるように２つのＰＳＤ位置は調
整されている。このため、検出対象物がセンサ本体から
離れていき回折光が一方のＰＳＤ７の終点に来ても他の
回折光が他方のＰＳＤ８の始点にさしかかり、途切れの
ない連続した距離測定が可能となる。
【００１４】図３に本発明の第三の実施例を示す。この
実施例の特徴は回折光の次数を判別するためのＰＤを設
けたことである。第二の実施例のように連続した測定を
行うために２つのＰＳＤと１つのＰＤを備えた方が好ま
しい。ＰＳＤを用いた連続測定については前述した第二
実施例と同様である。このとき更に加えたＰＤの動作に
ついて説明をする。ＰＤ９の位置はＰＳＤ７に照射され
る回折光と異なる回折光を受光すればよいが、一般に回
折光の光量は低次の方が多いため一つのＰＤＳ７に＋１
次回折光が照射されているときには、−１次回折光が照
射されるような配置が好ましい。ＰＳＤ７とＰＳＤ８の
どちらでも本発明の一般性は失われない。また、面積に
ついては、ＰＳＤ７と同面積程度が好ましい。ＰＳＤ７
に＋１次回折光が照射されているとき、ＰＤ９で受光し
ている-１次光は光量はほぼ一定である。次にＰＳＤ７
に+２次回折光が照射されると、ＰＤ９では０次光を受
光する。一般に回折効率は次数により異なるため、ＰＤ
９での受光光量も異なり、受光している回折光の判別が
可能である。以上のようにＰＤ９で受光している回折光
の次数判別することでＰＳＤで検知している回折光の次
数が判別され、よって検出対象物の絶対値が検地でき
る。
実施例の特徴は回折光の次数を判別するためのＰＤを設
けたことである。第二の実施例のように連続した測定を
行うために２つのＰＳＤと１つのＰＤを備えた方が好ま
しい。ＰＳＤを用いた連続測定については前述した第二
実施例と同様である。このとき更に加えたＰＤの動作に
ついて説明をする。ＰＤ９の位置はＰＳＤ７に照射され
る回折光と異なる回折光を受光すればよいが、一般に回
折光の光量は低次の方が多いため一つのＰＤＳ７に＋１
次回折光が照射されているときには、−１次回折光が照
射されるような配置が好ましい。ＰＳＤ７とＰＳＤ８の
どちらでも本発明の一般性は失われない。また、面積に
ついては、ＰＳＤ７と同面積程度が好ましい。ＰＳＤ７
に＋１次回折光が照射されているとき、ＰＤ９で受光し
ている-１次光は光量はほぼ一定である。次にＰＳＤ７
に+２次回折光が照射されると、ＰＤ９では０次光を受
光する。一般に回折効率は次数により異なるため、ＰＤ
９での受光光量も異なり、受光している回折光の判別が
可能である。以上のようにＰＤ９で受光している回折光
の次数判別することでＰＳＤで検知している回折光の次
数が判別され、よって検出対象物の絶対値が検地でき
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
光学式センサは、対象物からの光ビーム反射光を光導入
路を通して受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前
記対象物の距離もしくは変位を検出する光学式センサに
おいて、前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けたの
で、光路に要するセンサの体積を減らすことが出来、小
型かが可能となり、光次の回折光を利用することで測定
範囲が拡大する。
光学式センサは、対象物からの光ビーム反射光を光導入
路を通して受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前
記対象物の距離もしくは変位を検出する光学式センサに
おいて、前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けたの
で、光路に要するセンサの体積を減らすことが出来、小
型かが可能となり、光次の回折光を利用することで測定
範囲が拡大する。
【００１６】また、受光部を２つ以上備えたので、途切
れのない連続した距離測定が可能となる。
れのない連続した距離測定が可能となる。
【００１７】また、回折光の次数を判別するためのフォ
トダイオードを備えたので、検出対象物の絶対値が検知
出来る。
トダイオードを備えたので、検出対象物の絶対値が検知
出来る。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す図である。
【図３】本発明の別の実施例を示す図である。
【図４】従来の変位センサを示す図である。
１ 発光素子 ２ 対象物 ３ ピンホール ４ 回折格子 ５ 検出器 ７，８ ＰＤＳ ９ ＰＤ
Claims (3)
- 【請求項１】対象物からの光ビーム反射光を光導入路を
通して受光部に導き、該受光部の受光量に基づき前記対
象物の距離もしくは変位を検出する光学式センサにおい
て、前記光導入路に１つ以上の回折格子を設けたことを
特徴とする光学式センサ。 - 【請求項２】受光部を２つ以上備えたことを特徴とす
る、請求項１記載の光学式センサ。 - 【請求項３】回折光の次数を判別するためのフォトダイ
オードを備えたことを特徴とする請求項１または２記載
の光学式センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23929894A JPH08105709A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光学式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23929894A JPH08105709A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光学式センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105709A true JPH08105709A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17042655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23929894A Pending JPH08105709A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 光学式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08105709A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009210557A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | ビーム照射装置およびレーザレーダ |
| JP2011002387A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Canon Inc | 画像処理装置および画像処理方法 |
| JP2023019970A (ja) * | 2021-07-30 | 2023-02-09 | 国立大学法人福井大学 | 光切断法による位相解析を用いた変位計測方法とその装置 |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP23929894A patent/JPH08105709A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009210557A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | ビーム照射装置およびレーザレーダ |
| JP2011002387A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Canon Inc | 画像処理装置および画像処理方法 |
| JP2023019970A (ja) * | 2021-07-30 | 2023-02-09 | 国立大学法人福井大学 | 光切断法による位相解析を用いた変位計測方法とその装置 |
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