JPH08292095A

JPH08292095A - 光学装置

Info

Publication number: JPH08292095A
Application number: JP9471295A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 武史山本; Hironobu Kiyomoto; 浩伸清本; Hayami Hosokawa; 速美細川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】外乱光成分を除去して、信号光成分に対応す
る信号を検出する。【構成】発光素子２から発する信号光を被検出物体６
に照射し、その反射光を第１の受光素子３で受光すると
ともに、第１の受光素子３の近傍に配置した第２の受光
素子４で受光する。第１の受光素子３は、発光素子２が
発生する信号光の波長帯域を含む所定の範囲の波長帯域
について受光感度を有するものとする。第２の受光素子
４は、第１の受光素子３の受光感度の範囲を含む、より
広い範囲の受光感度を有するものとする。第１の受光素
子３が受光する外乱光の量と、第２の受光素子４が受光
する外乱光の量は、それぞれの受光感度の波長帯域の広
さに対応するものとして、２つの受光素子３，４の出力
から、信号処理回路９により、外乱光成分を除去した信
号光の強度成分を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号光を受光し、受光
光量に対応する信号を出力する光学装置に関する。特に
外乱光成分を除去して信号光成分に正確に対応する信号
を出力することのできる光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号光を受光し、受光光量に対応する信
号を出力する光学装置において、外乱光の影響を除去す
るために、従来から種々の対策がなされている。

【０００３】例えば、光源に変調光を用いて、受光信号
を同期検波することにより、外乱光と信号光とを区別し
て信号光を検出する方法が知られている。

【０００４】また光学的に外乱光の影響を除去する別の
方法として、波長フィルタを受光部に装着する方法が知
られている。すなわち、信号光の波長帯域の光を透過
し、それ以外の波長帯域の光を反射する波長フィルタを
受光部に配置し、信号光の波長帯域以外の外乱光を除去
する。これにより受光部に入射する外乱光成分を減少さ
せることができ、外乱光が強い場合にも信号光の検出が
容易になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
変調光を用いる従来技術によると、例えば蛍光灯のラピ
ッドスタート時の光や、インバータ蛍光灯の光などのよ
うに、変調周波数以上の周波数成分をもつ外乱光につい
ては、信号光との判別ができず、誤った検出を行うおそ
れがあった。

【０００６】また、後者の波長フィルタを用いる従来技
術によると、光源の光の波長範囲の外乱光成分が受光部
に入射してしまい、外乱光成分を充分除去することがで
きないという問題があった。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、外乱光成分を確実に除去して、信号光成分に正
確に対応する信号を出力することのできる光学装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の光学装置は、信号光と非信号光と
を互いに異なる比率で受光するようにした複数の受光手
段（例えば図１の受光素子３，４）と、各受光手段の出
力を演算して信号光に対応する信号を出力する演算手段
（例えば図１の信号処理回路９）とを備えることを特徴
とする。

【０００９】請求項４に記載の光学装置は、信号光の波
長を含む受光波長帯域を有する第１の受光手段（例えば
図２の受光素子３）と、信号光の波長を含み、第１の受
光手段の受光波長帯域とは異なる受光波長帯域を有する
第２の受光手段（例えば図２の受光素子４）と、第１及
び第２の受光手段の出力を演算して信号光に対応する信
号を出力する演算手段（例えば図２の信号処理回路９）
とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項５に記載の光学装置は、信号光の波
長を含む受光波長帯域を有する第１の受光手段（例えば
図６（ａ）に示す感度特性を有する図５の受光素子３）
と、信号光の波長を含まない受光波長帯域を有する第２
の受光手段（例えば図６（ｂ）に示す波長特性を有する
図５の波長フィルタ２１と受光素子４）と、第１及び第
２の受光手段の出力を演算して信号光に対応する信号を
出力する演算手段（例えば図５の信号処理回路９）とを
備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成の光学装置においては、信号光受光用
の受光素子３と外乱光モニタ用の受光素子４とを別に設
けたので、受光素子３の出力に含まれる外乱光成分を受
光素子４の出力を利用して除去することにより、信号光
に正確に対応する信号を出力することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の光学装置の実施例を図面を参
照して説明する。

【００１３】図１に本発明の第１の実施例の概略構成を
示す。図１において、装置本体１内の一方の側（図中右
側）には、光軸がほぼ平行となるように発光素子２と第
１の受光素子３とが配置されている。また装置本体１内
の他方の側（図中上側）には、発光素子２と第１の受光
素子３の光軸に対してほぼ直角の方向の光軸を有する第
２の受光素子４が配置されている。受光素子３，４の配
置は、この例に限らず、被検出物体６によって反射され
た信号光が、受光素子３には入射するが、受光素子４に
は入射しないような配置であればよい。発光素子２から
発する信号光は第１のレンズ５によりほぼ平行にされ、
被検出物体６を照射し、被検出物体６から反射する信号
光は第２のレンズ７により収束されて、第１の受光素子
３により受光される。

【００１４】一方、第２の受光素子４は発光素子２から
発する光が入射しない（被検出物体６によって反射され
た信号光も入射しない）位置に配置されており、外部か
らの外乱光のみを受光するようになっている。この外乱
光は、第３のレンズ８により第２の受光素子４上に収束
される。すなわち、受光素子３と４は、信号光と外乱光
が存在する空間的分布の相違があるために、それぞれ信
号光と外乱光を異なる比率で受光する。そして受光素子
３，４に入射した光はそれぞれ電気信号に変換され、信
号処理回路９に入力される。この信号処理回路９は、装
置本体１の内部または外部に配置される。

【００１５】ここで、受光素子３，４の感度がほぼ等し
いと仮定すると、第１の受光素子３の出力における信号
光のみの強度成分Ｐ₁（sig）は、次の式で表すことがで
きる。Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−αＰ₂ ただし、Ｐ₁は第１の受光素子３の出力、Ｐ₂は第２の受
光素子４の出力、αは定数であり、例えば、発光素子２
の出力を０としたときの受光素子３と受光素子４の出力
の比から定められる。すなわち、Ｐ₁（sig）＝０とする
と、Ｐ₁−αＰ₂＝０より、α＝Ｐ₁／Ｐ₂から定められ
る。この計算は信号処理回路９でなされる。

【００１６】本実施例によれば、第１の受光素子３の出
力から外乱光成分を除去することができ、被検出物体６
からの信号光のみを検出（信号光に正確に対応した信号
を出力）することができる。

【００１７】図２に本発明の第２の実施例の概略構成を
示す。本実施例は第１の実施例における第１の受光素子
３及び第２の受光素子４を、それぞれ受光分光特性が波
長λに関して互いに異なるものとし、同一方向（図中右
方向）に向けて、並列に配置したものである。なお、こ
の実施例においては、受光素子３，４の前のレンズ７，
８は省略されている。

【００１８】説明を簡単にするために、受光素子３，４
の波長に対する受光感度はある特定の波長域で同等かつ
一定（Ａ）とし、外乱光の強度も波長に対して一定とす
る。第１の受光素子３の受光可能な波長範囲をλ₂乃至
λ₃とし、第２の受光素子４の受光可能な波長範囲をλ₁
乃至λ₄とすると（但し、λ₁＜λ₂＜λ₃＜λ₄）、第１
の受光素子３が受光する信号光成分Ｐ₁（sig）は、外乱
光の受光量は、受光素子３，４の受光可能な波長帯域に
対応すると考えられるため、次式から求めることができ
る。Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₃−λ₂）（Ｐ₂−Ｐ₁）／｛Ａ
（λ₄−λ₁）−Ａ（λ₃−λ₂）｝＝Ｐ₁−（λ₃−λ₂）（Ｐ₂−Ｐ₁）／｛（λ₄−λ₁）−
（λ₃−λ₂）｝この計算は信号処理回路９でなされる。

【００１９】この場合の波長λと受光素子３，４の相対
受光感度Ａ及び発光素子２の相対強度との関係を図３に
示す。図３（ａ）に示す範囲が第１の受光素子３の感度
特性であり、図３（ｂ）に示す範囲が第２の受光素子４
の感度特性である。また図３（ｃ）は発光素子２の波長
λに対する強度特性を示す。

【００２０】本実施例によれば、外乱光モニタ用の第２
の受光素子４を第１の受光素子３の近傍に配置すること
で、受光素子３への外乱光とほぼ同じ外乱光を受光素子
４で受光し、受光可能な波長範囲の差により外乱光をモ
ニタすることができる。

【００２１】図４は第３の実施例を表しており、第１の
受光素子３及び第２の受光素子４の受光側にそれぞれ光
ファイバ１１，１２とレンズ７，８を配置した例を示
す。この実施例では、レンズ７，８で収束された光が光
ファイバ１１，１２により案内され、受光素子３，４に
入射される。受光素子３，４のそれぞれの受光可能な波
長範囲および信号処理回路９での演算は、第２の実施例
と同様である。

【００２２】図５に本発明の第４の実施例の概略構成を
示す。本実施例は第１の受光素子３と第２の受光素子４
とを図中右に向けて並列に配置し、それぞれの受光面の
前にレンズ７，８を配置し、さらにレンズ８の前に波長
フィルタ２１を設けたものである。波長フィルタ２１は
発光素子２の発光波長帯域を含まない所定の波長帯域の
光を透過させるものである。これにより第２の受光素子
４は発光素子２が発する信号光は受光せず、透過波長域
の外乱光のみを受光する。

【００２３】すなわち、図６（ａ）に示すように、第１
の受光素子３の受光可能な波長の範囲をλ₁乃至λ₄とす
るとき、第２の受光素子４の受光可能な波長の範囲（波
長フィルタ２１の透過波長範囲）は、図６（ｂ）に示す
ように、λ₂乃至λ₃となり、図６（ｃ）に示す発光素子
２の発光波長範囲外となる。

【００２４】従って、信号処理回路９で、第１の受光素
子３の出力Ｐ₁中の信号光成分Ｐ₁（sig）は、次式から
求められる。Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₄−λ₁）Ｐ₂／Ａ（λ₃−λ₂）＝Ｐ₁−（λ₄−λ₁）Ｐ₂／（λ₃−λ₂）

【００２５】一方、図７（ａ），（ｂ）に示すように、
受光素子３と受光素子４（波長フィルタ２１）の特性を
図６（ａ），（ｂ）に示す場合と同一にしたとしても、
発光素子２の発する信号光の波長帯域が、波長フィルタ
２１の透過波長域に含まれる場合は、信号処理回路９
で、Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₄−λ₁）（Ｐ₁−Ｐ₂）／Ａ
｛（λ₄−λ₁）−（λ₃−λ₂）｝＝Ｐ₁−（λ₄−λ₁）（Ｐ₁−Ｐ₂）／｛（λ₄−λ₁）−
（λ₃−λ₂）｝により信号光成分Ｐ₁（sig）が求められる。

【００２６】本実施例によれば、波長フィルタ２１を用
いることにより、第１の受光素子３と第２の受光素子４
の出力から外乱光成分を相殺して、信号光のみを検出す
ることができる。

【００２７】図８に本発明の第５の実施例の概略構成を
示す。本実施例は図５に示す第４の実施例において、第
１の受光素子３のレンズ７の前に、発光素子２の発光波
長領域の光を透過する第２の波長フィルタ２２を配置し
たものである。このときの受光素子３，４の受光可能波
長範囲を、図９（ａ）に示すように、それぞれλ₃乃至
λ₄及びλ₁乃至λ₂とする。発光素子２の発光波長帯域
は、図９（ｂ）に示すように、λ₃乃至λ₄の中に入って
いる。本実施例では、第１の受光素子３の出力Ｐ₁中の
信号光成分Ｐ₁（sig）は、信号処理回路９において、Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₄−λ₃）Ｐ₂／Ａ（λ₂−λ₁）＝Ｐ₁−（λ₄−λ₃）Ｐ₂／（λ₂−λ₁）で求められる。

【００２８】本実施例によれば、波長フィルタ２２を用
いることにより、信号光受光用の第１の受光素子３に入
射する外乱光を大幅に減少させることができる。

【００２９】図１０に本発明の第６の実施例の概略構成
を示す。本実施例は図８に示す第５の実施例の第１の受
光素子３の光軸上に、ハーフミラー２３を光軸に対して
４５度の角度に配置し、被検出物体６からの光を、透過
する光と反射する光の２つに分離し、透過光の光軸上
に、第２の波長フィルタ２２と第１の受光素子３を配置
し、反射光の光軸上に、第１の波長フィルタ２１と第２
の受光素子４を配置したものである。

【００３０】本実施例によれば、受光素子３，４に入射
する光を収束させるレンズ７は１個でよく、部品点数を
削減することができる。また第２の受光素子４で受光す
る光は第１の受光素子３で受光する光と同一の入射光
（レンズ７で収束し、ハーフミラー２３で分離した光）
であるため、第１の受光素子３に入射した外乱光を第２
の受光素子４で確実に検出することができる。なお、信
号光成分Ｐ₁（sig）の演算は図８に示す第５の実施例の
場合と同様に行うことができる。

【００３１】図１１に本発明の第７の実施例の概略構成
を示す。本実施例は図１０に示す第６の実施例における
第１の受光素子３、レンズ７及び第２の波長フィルタ２
２を２組としたものである。２組の第１の受光素子３、
レンズ７及び第２の波長フィルタ２２の一方である３
ａ，７ａ，２２ａを、図１０に示す第６の実施例と同じ
位置に配置し（但し、レンズ７ａは波長フィルタ２２ａ
と受光素子３ａの間に配置されている）、他方の３ｂ，
７ｂ，２２ｂを、第６の実施例における第２の受光素子
４及び第１の波長フィルタ２１の位置に配置した。また
第２の波長フィルタ２２ａ，２２ｂに入射した光の破線
で示す反射光をハーフミラー２３で反射または透過さ
せ、この光をレンズ８を介して第２の受光素子４で受光
するようにした。

【００３２】上記の構成により、図１２（ｃ）に示すよ
うに、波長λ₂乃至λ₃の帯域の光を発光素子２で発生
し、図１２（ａ）に示すように、波長λ₂乃至λ₃の帯域
の光を第１の受光素子３ａ，３ｂにより受光し、図１２
（ｂ）に示すように、波長フィルタ２２ａ，２２ｂで反
射されたそれ以外の帯域の光を第２の受光素子４で受光
する（受光素子４には波長フィルタが設けられていない
が、この受光素子４は、図２の実施例における場合のよ
うに（図３（ｂ）に示すように）、波長λ₁乃至λ₄の受
光感度を有している）。

【００３３】本実施例によれば、ハーフミラー２３や波
長フィルタ２２ａ，２２ｂで反射される光を有効に使っ
て信号処理回路９で信号光成分Ｐ₁（sig）を検出するこ
とができ、光量のロスを防ぐことができる。なお、信号
光成分Ｐ₁（sig）の演算は、次式に従って行われる。Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₃−λ₂）（βＰ₂）／Ａ｛（λ₄−λ₃）＋（λ₂−λ₁）｝＝Ｐ₁−β（λ₃−λ₂）Ｐ₂／（λ₄−λ₃＋λ₂−λ₁） βは、ハーフミラーの反射率（透過率）によって定まる
定数である。

【００３４】図１３に本発明の第８の実施例の概略構成
を示す。本実施例は図１０に示すハーフミラー２３及び
第１の波長フィルタ２１を不要とし、ハーフミラー２３
の位置に第２の波長フィルタ２２を光軸に対してほぼ４
５度の角度で配置したものである。この構成により、図
１２（ｃ）に示す、発光素子２から発するλ₂乃至λ₃ の
発光波長帯域の光は、図１２（ａ）に示すように、波長
λ₂乃至λ₃の帯域を透過する第２の波長フィルタ２２を
透過し、第１の受光素子３で受光される。これに対し
て、図１２（ｂ）に示すように、λ₂乃至λ₃の波長帯域
を除く波長帯域の光は反射光となり、第２の受光素子４
で受光される（この実施例でも、受光素子４は波長λ₁
乃至λ₄の範囲の受光感度を有している）。

【００３５】この場合、次式から信号光成分を求めるこ
とができる。Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−Ａ（λ₃−λ₂）Ｐ₂／Ａ｛（λ₄−λ₃）＋（λ₂−λ₁）｝＝Ｐ₁−（λ₃−λ₂）Ｐ₂／（λ₄−λ₃＋λ₂−λ₁）

【００３６】本実施例によれば、第２の波長フィルタ２
２の透過域以外の波長範囲の光を全て第２の受光素子４
で受光するので、外乱光が確実に検出でき、外乱光検出
能力を高めることができる。また第２の受光素子４で受
光する光は、第１の受光素子３で受光する光と同一の入
射光（レンズ７からの入射光）であるため、第１の受光
素子３に入射した外乱光を第２の受光素子４で確実に検
出することができる。さらに図１０に示す第６の実施例
における第１の波長フィルタ２１を省略できるため、低
コスト化、小型化を実現することができる。

【００３７】上記各実施例では、第１の受光素子３と第
２の受光素子４の感度が同一で、入射する光の波長λに
対しても感度が一定で、しかも外乱光強度も入射光の波
長λに対して一定であるとしたが、実際には上記感度は
それぞれ入射する光の波長λの関数として表される。受
光素子３，４の出力をそれぞれＰ₁，Ｐ₂、受光素子３，
４の感度をそれぞれｆ₁（λ），ｆ₂（λ）、外乱光強度
特性をｇ（λ）、発光素子２の発光強度特性をｈ（λ）
とすれば、それぞれの入射光の波長λに対する特性は、
例えば図１４に示すようになる。

【００３８】この場合の第１の受光素子３の出力の信号
光成分Ｐ₁（sig）は、次のように求めることができる。外乱光強度をＧ＝∫ｇ（λ）ｄλ、発光素子発光強度を
Ｌ＝∫ｈ（λ）ｄλとするとき、Ｐ₁の外乱光成分Ｐ₁（noise）＝∫ｆ₁（λ）ｇ（λ）ｄλ ＝ａ₁∫ｇ（λ）ｄλ＝ａ₁Ｇ（１）Ｐ₁の信号光成分Ｐ₁（sig）＝∫ｆ₁（λ）ｈ（λ）ｄλ ＝ｂ₁∫ｈ（λ）ｄλ＝ｂ₁Ｌ（２）Ｐ₂の外乱光成分Ｐ₂（noise）＝∫ｆ₂（λ）ｇ（λ）ｄλ ＝ａ₂∫ｇ（λ）ｄλ＝ａ₂Ｇ（３）Ｐ₂の信号光成分Ｐ₂（sig）＝∫ｆ₂（λ）ｈ（λ）ｄλ ＝ｂ₂∫ｈ（λ）ｄλ＝ｂ₂Ｌ（４）となる。式（１），（２），（３），（４）より、Ｐ₁＝ａ₁Ｇ＋ｂ₁Ｌ（５）Ｐ₂＝ａ₂Ｇ＋ｂ₂Ｌ（６）が得られる。式（５），（６）より、Ｐ₁（sig）＝Ｐ₁−ａ₁Ｇ＝Ｐ₁−（ａ₁／ａ₂）（Ｐ₂−ｂ₂Ｌ）＝Ｐ₁−｛∫ｆ₂（λ）ｇ（λ）ｄλ／∫ｆ₁（λ）ｇ（λ）ｄλ｝（Ｐ₂−∫ｆ₂（λ）ｈ（λ）ｄλ）（７）が得られる。式（７）により、Ｐ₁（sig）を検出するこ
とが可能となる。

【００３９】図１５に図１３の第８の実施例において、
入射角４５度で波長フィルタ２２に光を入射させるとき
の波長フィルタ２２の特性の一例を示す。図１５に示す
波長フィルタ２２の膜構成は、基板(n=1.5)/1.45688H 1.4066L .78103H .89416L 1.394
83H (.9969L 1.0176H)41.42259L .8026H .8653L .77643
H .45545L (.63834H .67458L)5 1.71339H.2528L / Air
(n=1) となっている。これは、λ＝７２０ｎｍのとき、λ／４
を１としたときの光学的膜厚（ｎｄ）を表している。
Ｈ，Ｌは屈折率がそれぞれ2.26，1.46の材料で、例えば
ＴｉＯ₂，ＳｉＯ₂があげられる。また例えば(0.9969L ,
1.0176H)4は、繰り返し積層群で、0.9969L ,1.0176Hの
層が４回繰り返されていることを表す。

【００４０】次に、上記各実施例で示した光学装置のう
ちの１つ（図１３に示す実施例）を光電センサに応用し
た場合の構成例を図１６乃至図１８に示す。なお、図１
６以降の実施例においては、便宜上、信号処理回路９の
図示を省略している。

【００４１】図１６は、装置本体１を、発光素子２とレ
ンズ５を有する投光部１Ａと、レンズ７、波長フィルタ
２２及び受光素子３，４を有する受光部１Ｂとに分離
し、透過形光電センサとした例を表している。図１７は
拡散反射形光電センサとした場合の例であり、図１８は
反射板３１を用いた回帰反射形光電センサに応用した例
である。

【００４２】これらの光電センサにおいては、上述した
ようにして、外乱光成分を除去した信号Ｐ₁（sig）を所
定の基準値と比較するなどして、被検出物体６の有無を
信号処理回路９で判定する。

【００４３】本発明の光学装置を光電センサに応用した
場合、センサ検出距離の長距離化を図ることができる。
また図１７に示す拡散反射形光電センサにおいては、低
反射率の被検出物体６の検出能力が向上する。さらに変
調周波数以上の周波数の外乱光、例えばラピッドスター
ト時の蛍光灯の光やインバータ蛍光灯の光などの外乱光
が入射してもこれらは除去され、信号光の検出が可能と
なり、誤動作の発生を防止することができる。また、光
源に直流光を使用したＤＣ駆動の場合でも、変調による
外乱光との差別化が不要となり、変調同期検波回路が不
要となるため、装置の構成を簡略化して外乱光による誤
動作の発生を防止することができる。

【００４４】図１９に本発明の光学装置の一実施例（図
１３の実施例）を変位センサに応用した場合の構成例を
示す。図１９において、第１の受光素子としての信号検
出用のＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）４１と、ＰＳＤ４１と同等の特
性を持つ第２の受光素子としての外乱光モニタ用のＰＳ
Ｄ４２を備えており、これらは、図１３に示す第８の実
施例の受光素子３と受光素子４と同様に配置されてい
る。すなわち、第１のＰＳＤ４１と第２のＰＳＤ４２と
は波長フィルタ２２に対して対称の位置に配置されてい
る。

【００４５】発光素子２からの光が被検出物体６により
反射された信号光は、波長フィルタ２２を透過して第１
のＰＳＤ４１に入射するが、外乱光はその波長によって
第１のＰＳＤ４１または第２のＰＳＤ４２に入射する。
第２のＰＳＤ４２は、波長フィルタ２２からの反射光を
受けている。図１９に示すように、第１のＰＳＤ４１の
出力電流をｉ₁₁，ｉ₁₂とし、第２のＰＳＤ４２の出力電
流をｉ₂₁，ｉ₂₂と定めると、第１のＰＳＤ４１及び第２
のＰＳＤ４２のそれぞれの信号光成分ｉ₁（sig），ｉ₂
（sig）は下記のように表すことができる。ｉ₁（sig）＝ｉ₁₁−ｋ₁ｉ₁₂ ｉ₂（sig）＝ｉ₂₁−ｋ₂ｉ₂₂ ただし、ｋ₁，ｋ₂は、ＰＳＤ４１，４２の特性によって
決まる定数である。

【００４６】上記のように、第１のＰＳＤ４１の出力の
うち外乱光成分を除去し、信号光成分のみを検出するこ
とができる。

【００４７】次に、図２０と図２１を参照して、図１９
に示す変位センサの動作原理を説明する。図２０は、変
位センサの光学系について示した図である。この変位セ
ンサの発光素子２は光を発光し、レンズ（投光レンズ）
５はこの光を集光し、被検出物体６に向かって投光する
ようになされている。この投光された光の光路の延長線
上の、レンズ５から距離Ｓだけ離れた位置に被検出物体
６が配置されており、投光された光は、この被検出物体
６によって反射される。

【００４８】レンズ（受光レンズ）７は、この投光され
た光の光路と垂直方向（図中下方向）に、レンズ５から
距離Ｘだけ離れた位置に配置されている。このレンズ７
は、被検出物体６によって反射された光を集光する。受
光素子としてのＰＳＤ４１は、レンズ７から、投光され
た光の光路と平行な方向に、距離ｓだけ離れた位置に配
置されている。このＰＳＤ４１は、スポット光の照射さ
れている位置を電気信号として捕らえることのできるフ
ォトダイオードの一種である。

【００４９】図２１は、ＰＳＤ４１の構成について示し
た図である。図２１に示すように、スポット光がＰＳＤ
の中央から距離ｘだけ離れたところへ入射した場合、ｉ₁：ｉ₂＝Ｌ／２−ｘ：Ｌ／２＋ｘの関係で、図２１に示すように電流ｉ₁，ｉ₂が流れる。
この式よりｘ＝｛（ｉ₂−ｉ₁）／（ｉ₁＋ｉ₂）｝・Ｌ／２となり、電流ｉ₁，ｉ₂を読み取ることによって、ｘの位
置が求められる。

【００５０】よって、図２０のＰＳＤ４１は、光を受光
することによって、図２０に示した距離ｘを読み取るこ
とができ、結果として、信号処理回路９で、レンズ５か
ら被検出物体６までの距離Ｓを測定することが可能とな
る。

【００５１】次に、図２０に示した変位センサの動作に
ついて説明する。発光素子２によって発光された光は、
レンズ５を介して投光される。この投光された光は、こ
の光の光路の延長線上の、レンズ５から距離Ｓだけ離れ
た位置にある被検出物体６に当たり、そこで反射され
る。この反射された光は、投光された光の光路と垂直
に、レンズ５から距離Ｘだけ離れた位置に配置されてい
るレンズ７によって集光される。この集光された光は、
ＰＳＤ４１によって受光される。

【００５２】このような動作によって、次の式が導き出
される。ｘ：ｓ＝Ｘ：Ｓここで、ｓはＰＳＤ４１とレンズ７との距離、Ｘはレン
ズ７とレンズ５との距離であり、いずれも既知である。
従って、上記式から、Ｓ＝Ｘ・ｓ／ｘの式が成り立ち、レンズ５と被検出物体６との距離Ｓを
導くことができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学装置
によれば、信号光受光用の受光手段と、外乱光モニタ用
の受光手段とを別個に設け、これらの受光手段の出力に
基づいて信号光に対応する信号を演算するようにしたの
で、外乱光成分を除外して、信号光成分に正確に対応す
る電気信号を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の第１の実施例の概略構成を
示す配置図である。

【図２】本発明の光学装置の第２の実施例の概略構成を
示す配置図である。

【図３】図２に示す実施例の受光素子の感度特性及び発
光素子の強度特性を示す図である。

【図４】本発明の光学装置の第３の実施例の概略構成を
示す配置図である。

【図５】本発明の光学装置の第４の実施例の概略構成を
示す配置図である。

【図６】図５に示す実施例の受光素子の感度特性及び発
光素子の強度特性を示す図である。

【図７】図５に示す実施例の受光素子の他の感度特性及
び発光素子の他の強度特性を示す図である。

【図８】本発明の光学装置の第５の実施例の概略構成を
示す配置図である。

【図９】図８に示す実施例の受光素子の感度特性及び発
光素子の強度特性を示す図である。

【図１０】本発明の光学装置の第６の実施例の概略構成
を示す配置図である。

【図１１】本発明の光学装置の第７の実施例の概略構成
を示す配置図である。

【図１２】図１１に示す実施例の受光素子の感度特性及
び発光素子の強度特性を示す図である。

【図１３】本発明の光学装置の第８の実施例の概略構成
を示す配置図である。

【図１４】受光素子感度、外乱光強度及び発光素子発光
強度と波長との関係を示す図である。

【図１５】図１３に示す実施例の波長フィルタ透過率特
性の一例を示す図である。

【図１６】本発明の光学装置の一例を透過形光電センサ
に応用した例の構成を示す配置図である。

【図１７】本発明の光学装置の一例を拡散反射形光電セ
ンサに応用した例の構成を示す配置図である。

【図１８】本発明の光学装置の一例を回帰反射形光電セ
ンサに応用した例の構成を示す配置図である。

【図１９】本発明の光学装置の一例を変位センサに応用
した例の構成を示す配置図である。

【図２０】図１９に示す変位センサの光学系を示す説明
図である。

【図２１】図１９に示す変位センサのＰＳＤの構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

２発光素子（投光手段）３，４受光素子（受光手段）６被検出物体９信号処理回路（信号抽出手段）２１，２２波長フィルタ２３ハーフミラー（分岐手段）４１，４２ＰＳＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光と非信号光とを互いに異なる比率
で受光するようにした複数の受光手段と、前記各受光手段の出力を演算して前記信号光に対応する
信号を出力する演算手段とを備えることを特徴とする光
学装置。
【請求項２】前記複数の受光手段は、前記信号光と非
信号光との波長分布の相違に基づいて、前記信号光と非
信号光とを互いに異なる比率で受光することを特徴とす
る請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】前記複数の受光手段は、前記信号光が存
在する空間的分布と前記非信号光が存在する空間的分布
との相違に基づいて、前記信号光と非信号光とを互いに
異なる比率で受光することを特徴とする請求項１に記載
の光学装置。
【請求項４】信号光の波長を含む受光波長帯域を有す
る第１の受光手段と、前記信号光の波長を含み、前記第１の受光手段の受光波
長帯域とは異なる受光波長帯域を有する第２の受光手段
と、前記第１及び第２の受光手段の出力を演算して前記信号
光に対応する信号を出力する演算手段とを備えることを
特徴とする光学装置。
【請求項５】信号光の波長を含む受光波長帯域を有す
る第１の受光手段と、前記信号光の波長を含まない受光波長帯域を有する第２
の受光手段と、前記第１及び第２の受光手段の出力を演算して前記信号
光に対応する信号を出力する演算手段とを備えることを
特徴とする光学装置。
【請求項６】前記第１及び第２の受光手段で受光され
る光を同一の光束から分岐して生成する分岐手段をさら
に備えることを特徴とする請求項４または５に記載の光
学装置。
【請求項７】前記第１及び第２の受光手段で受光され
る光を波長帯域に基づいて抽出する波長フィルタをさら
に備えることを特徴とする請求項４または５に記載の光
学装置。
【請求項８】前記信号光を発生し、投光する投光手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいず
れかに記載の光学装置。
【請求項９】前記演算手段は、物体の有無を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光
学装置。
【請求項１０】前記演算手段は、物体の変位を検出す
ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の
光学装置。