JPH10132559A - 測距センサ - Google Patents

測距センサ

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JPH10132559A
JPH10132559A JP28773696A JP28773696A JPH10132559A JP H10132559 A JPH10132559 A JP H10132559A JP 28773696 A JP28773696 A JP 28773696A JP 28773696 A JP28773696 A JP 28773696A JP H10132559 A JPH10132559 A JP H10132559A
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JP
Japan
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light
filter
distance
projecting
light receiving
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JP28773696A
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English (en)
Inventor
隆志 ▲高▼岡
Takashi Takaoka
Shinya Kawanishi
信也 川西
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来例のセンサ本体の前方にフィルタを備え
た測距センサにおいては、フィルタ表面で投光部の漏れ
光が直接反射して受光部に入射するため、測距センサの
精度をあげることが困難であった。 【解決手段】 発光素子の光を測距対象物に投射する投
光部及び該投射光が測距対象物により反射された光を受
光する受光部より成るセンサ本体と、該センサ本体の全
面に配設されたフィルタとを有し、且つ該投光部と該受
光部との間に遮光壁を設けたことを特徴とする測距セン
サである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光を投射してその反
射光を受光することにより対象物との距離を検知する測
距センサに関し、特に投光部の光が直接受光部へ迷光と
なって入射することを防止する遮光壁に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】対象物までの距離や対象物の変位を測定
することのできる測距センサは、発光素子の光を測距対
象物に投射する投光部及び該投射光が測距対象物により
反射された光を受光する受光部より成るセンサ本体と測
距対象物の間には何もない状態での測距を基本としてい
るが、一般に測距センサは測距センサを搭載する機器の
内部に設置されるため、機器の外観デザイン上、外部か
ら見えないように測距センサの前方に可視光をカットす
るフィルタを設置することが多い。図4はそのような従
来例の測距センサの構成を示す説明図である。図4にお
いてセンサ本体50には投光部と受光部とがあり、投光
部は赤外線を発光する発光ダイオード(LED)などで
構成される発光素子51とその前方に配設される投光レ
ンズ52とより成る。一方、受光部は投射光が測距対象
物により反射された光を受光し位置検出データとして出
力する半導体位置検出素子(PSD)54とその前方に
配設される受光レンズ53より成る。センサ本体50の
前方にはフィルタ57が設置されている。フィルタ57
は赤外線透過樹脂等で構成されており、測距対象物59
に投射される赤外線投射光60及び赤外線反射光を61
を透過させる。また、可視光を遮断してセンサ本体50
を外部から見えなくして外観を美しくみせるとともにセ
ンサ本体50を保護している。さらに、フィルタ57は
投射光、反射光のフィルタ57上での乱反射を防ぐため
にその両面が鏡面になっている。赤外線発光素子51か
ら発した投射光60は投光レンズ52を通過し、フィル
タ57を通過して、測距対象物59で乱反射される。乱
反射された光の一部である反射光61は再びフィルタ5
7を通過して受光レンズ53に入射し、PSD54に到
達する。PSD54は反射光61を受光スポット63の
位置で検出し、位置検出データとして出力する。PSD
54で検出された位置検出データ受光信号を演算処理す
ることにより、測距対象物59との距離を計測すること
ができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来例のフィルタを備
えた測距センサにおいては、フィルタ表面で投光部の漏
れ光の反射が生じ測定対象物との距離が正確に測れない
場合があった。例えば、図4において投光部55から投
射光60の他に漏れ光62が発生している。この漏れ光
62がフィルタ57の裏面で鏡面反射して受光部56で
受光される。これはPSD54上での反射光61の到達
点である本来の受光スポット63とは違う受光スポット
64の位置で検出される。この結果、PSD54は本来
の受光スポット63及び漏れ光による受光スポット64
の位置検出データを識別することが出来ず、本来の対象
物59との距離が正確に測れなくなる。
【0004】このため、フィルタの位置を近付けてフィ
ルタの反射光が受光部に入らないようにしたり、センサ
本体とフィルタの位置関係を変化させてもれ光の受光部
への侵入を防いでいた。
【0005】図5はフィルタ57とセンサー本体50と
の距離と出力頻度の度数との関係を示すグラフであり、
横軸はフィルタとセンサー本体との距離(単位:cm)
であり、縦軸は出力度数(単位:DEC)を示してい
る。曲線Aは測距対象物が無い場合(測距対象物が無限
遠にある場合)の測距センサの出力を示す曲線である。
フィルタとセンサー本体との距離が0から0.4cmの
範囲は前記出力度数は1DECであり、前記距離が0.
5cm、0.6cmと大きくなるに従い、前記出力度数
は25DEC、100DECと増加し、前記距離が0.
7cm以上では前記出力度数は135〜175DECの
高い値を示している。言い換えれば、測距対象物が無い
場合、距離の大小に係わらず、正しい出力度数は1DE
Cを示さなければならないが、フィルタとセンサ本体と
の距離が大きくなると漏れ光がフィルタ57で反射して
受光部56に侵入することにより出力度数が増大してい
ることを示している。この例によると測距センサの精度
をあげるにはセンサ本体50をフィルタ57から0.4
cm以内の距離に設置する必要があることとなり、設計
の自由度が大幅に制限されることになる。
【0006】図6は従来の測距センサの別の構成例を示
す説明図である。図6においては、センサ本体50をフ
ィルタ57に対してを斜めに取付けている。このことに
より例えば、漏れ光65、66がフィルターで反射され
ても、受光部56へ反射しないようにして受光部56へ
の侵入を防いでいる。しかし、このような構成ではもれ
光が受光部へ侵入しないようにフィルタとセンサ本体と
の角度を特定の角度にしなければならず、設計の自由度
が制限される。
【0007】また、フィルタを曲面等で構成した場合に
はフィルタとセンサ本体との位置関係の設定は複雑化
し、単にフィルタとセンサ本体との距離や角度を調整す
るでけでは防ぎきれない場合も発生する。
【0008】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、漏れ光がフィルタで反射して測距センサの
測距精度を損なう問題を解決することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
測距センサは、発光素子の光を測距対象物に投射する投
光部及び該投射光が測距対象物により反射された光を受
光する受光部より成るセンサ本体と、該センサ本体の全
面に配設されたフィルタとを有し、且つ該投光部と該受
光部との間に遮光壁を設けたことを特徴とするものであ
る。
【0010】また、本発明の請求項2記載の測距センサ
は、投光部及び受光部の前方にフィルタを配設し且つ遮
光壁がセンサ本体の前面と該フィルタとの間を隙間なく
遮蔽していることを特徴とするものである。
【0011】さらに、本発明の請求項3記載の測距セン
サは、遮光壁の高さをx、投光部と受光部との距離を2
w、前記センサ本体の全面と前記フィルタとの距離を
d、遮光壁の位置と投光部と受光部との中点の位置との
距離をaとする時、式d>x>d(1−a/w)の関係
を満足することを特徴とするものである。
【0012】[作用]本発明によれば、遮光壁を設置す
ることにより、測距センサの設置の自由度を阻害するこ
となく漏れ光がセンサ本体の前面に搭載されたフィルタ
で反射されて受光部で検知される誤動作を防止し、測距
センサを正確に動作させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1乃至図3は本発明の一実施の
形態に関する図である。図1は本発明の一実施の形態で
ある測距センサの構成を示す図であり、図1(a)は測
距センサの構成を示す説明図であり、図1(b)は図1
(a)の測距センサを側面から見た図である。
【0014】図1(a)において、基板32上に設置さ
れたセンサ本体10には発光素子11と投光レンズ12
で構成された投光部15と、受光レンズ13と半導体位
置検出素子(PSD)14で構成される受光部16とが
あり、ホルダー24に固定されている。センサ本体10
の前方には赤外線透過樹脂等で構成された可視光をカッ
トするフィルタ18が設置されている。フィルタ18の
設置により、センサ本体10は外部から見えず、外観を
美しくすることができ、またセンサ本体10に外部の埃
等が付着することを防止することができる。尚、センサ
本体が見えて良い場合にはフィルタは透明な材料であっ
てもよい。可視光を遮るフィルタ10の両面は赤外線投
射光、及び赤外線反射光の乱反射を防ぐため表面が滑ら
かな鏡面状になっている。センサ本体10の投光レンズ
12と受光レンズ13の間には可視光を遮光する樹脂で
形成された遮光壁17が設置されている。この遮光壁1
7は、センサ本体10の前面に配置されたフィルタ18
との間を隙間なく遮蔽する構造となっている。また、ホ
ルダー24と遮光壁17を一体に形成することにより、
コストの低減を図っている。
【0015】図1(a)の場合、投光部と受光部との距
離は20〜30mm程度、センサ本体とフィルタとの距
離は7〜15mm程度であり、従来例の0.4mmより
も大きい距離の値であるが、測距精度を低下させること
は無かった。
【0016】さらに、図1(a)において、遮光壁17
は板状の形状の外に、ホルダーの前面にあって、漏れ光
を防ぐ形状をしていればよく、例えばホルダーの投光部
と受光部との間に凸形状の壁を配置したものでもよい。
このような構造の場合、センサ本体10上の発光素子1
1からの光を測距対象物19に投射する投射光20は投
光レンズ12、フィルタ18を通過して測距対象物19
に到達する。測距対象物19で反射された反射光21は
受光レンズ13を通過してPSD14上に到達する。P
SD14は光21を受光スポット22の位置で検出す
る。PSD14の受光信号を処理することにより、測距
対象物19とセンサ本体10の距離を計測することがで
きる。一方、投光部15からの漏れ光23は遮光壁17
で遮断されるため、受光部16にその光が入射すること
は無く、測距対象物19との距離を正確に計測すること
ができる。
【0017】図1(b)は図1(a)の測距センサを側
面から見た図であり、基板32に固定されたセンサ本体
10上の遮光壁17はフィルタ18を内側から押すよう
に固定されている。24はホルダーである。また、枠部
25は凹部26を有しており、凹部26はフィルタ18
に形成された爪部27と係合し、フィルタ18を外側か
ら押さえている。このため、フィルタ18は遮光壁17
と枠部25によって固定され、フィルタ18の位置ずれ
による測距精度の低下を防ぐと共に、機器の外観を保つ
作用を果たしている また、図1(b)において、枠部
25とフィルタ18とが一体的に構成されていてもよ
い。また、フィルタは測距センサが搭載されている機器
の表面部材等を利用して構成してもよい。
【0018】図2は本発明の一実施の形態である別の測
距センサの構成を示す説明図である。図2において、セ
ンサ本体10の前面には曲面形状をしたフィルタ29が
設置され、投光部と受光部との間に位置する遮光壁30
は前方のフィルタとセンサ本体の前面との間を隙間なく
遮蔽する構造となっている。フィルタ29による漏れ光
の反射は複雑であり、例えば漏れ光28a、漏れ光28
bのように複数の経路から受光部16に入射する可能性
がある。しかし、このような場合でも、センサ本体10
とフィルタ29との間の遮光壁30により漏れ光が受光
部16への侵入することを完全に防ぐことができる。
【0019】図3は本発明の一実施の形態である別の測
距センサの構成を示す説明図である。図3において、セ
ンサ本体10の前面にフィルタ33がセンサ本体10と
ほぼ平行に設けられ、センサ本体10の投光部15と該
受光部16との間にほぼ垂直な遮光壁31が設けられて
いる。遮光壁の高さをx、投光部と受光部との距離を2
w、前記センサ本体の全面と前記フィルタとの距離を
d、遮光壁の位置と投光部と受光部との中点の位置との
距離をaとする時、式(1)の関係を満足する値に遮光
壁の高さxは選ばれている。この条件により、漏れ光が
受光部16に入射して検出されることによる誤動作は無
くなる。
【0020】 d>x>d(1−a/w) (1) この図3の場合、投光部と受光部との距離2wを20〜
30mm程度、センサ本体の全面と前記フィルタとの距
離dは30〜70mm程度、遮光壁の位置と投光部と受
光部との中点の位置との距離aは2〜10mm程度であ
り、遮光壁の高さをxとする時、 d>x>d(1−a/w) =(30〜70)×(1−(2〜10)/(20〜30)) =(30〜70)×(1−(0.93〜0.5)) =(30〜70)×(0.07〜0.5)) =2.2〜35mm となる。
【0021】また、図1及び図3では、フィルタとセン
サ本体との関係をほぼ平行として説明したが、必要に応
じてある程度の傾斜角度に与えてもよいことは当然であ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の測距センサによ
れば、発光素子の光を測距対象物に投射する投光部及び
該投射光が測距対象物により反射された光を受光する受
光部より成るセンサ本体と、該センサ本体の全面に配設
されたフィルタとを有し、且つ該投光部と該受光部との
間に遮光壁を設けたことを特徴とするものであり、フィ
ルタとセンサの位置に関係なく、漏れ光が受光部で検知
されること防止できるため、測距センサの測距性能を向
上させることができる。
【0023】また、本発明の請求項2記載の測距センサ
は、投光部及び受光部の前方にフィルタを配設し且つ遮
光壁がセンサ本体の前面と該フィルタとの間を隙間なく
遮蔽していることを特徴とするものであり、フィルタと
センサの位置に関係なく、漏れ光が受光部で検知される
こと防止できる。また、フィルタが曲面で構成されてい
る場合であっても漏れ光が受光部で検知されること防止
できるので測距センサの測距性能を向上させることがで
きる。
【0024】さらに、本発明の請求項3記載の測距セン
サは、遮光壁の高さをx、投光部と受光部との距離を2
w、前記センサ本体の全面と前記フィルタとの距離を
d、遮光壁の位置と投光部と受光部との中点の位置との
距離をaとする時、式x>d(1−a/w)の関係を満
足することを特徴とするものであり、漏れ光が受光部で
検知されることを防止し、遮光壁を小形化することがで
きと共に、設計の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である測距センサの構成
を示す図である。(a)は測距センサの構成を示す説明
図であり、(b)は(a)の測距センサを側面から見た
図である。
【図2】本発明の一実施の形態である別の測距センサの
構成を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施の形態である別の測距センサの
構成を示す説明図である。
【図4】従来例の測距センサの構成を示す説明図であ
る。
【図5】フィルタとセンサーとの距離と出力頻度の度数
との関係を示すグラフである。
【図6】従来例の測距センサの別の構成例を示す説明図
である。
【符号の説明】
10 センサ本体 11 発光素子 12 投光レンズ 13 受光レンズ 14 半導体位置検出素子(PSD) 15 投光部 16 受光部 17 遮光壁 18 フィルタ 19 測距対象物 20 投射光 21 反射光 22 受光スポット 23 漏れ光 24 ホルダー 25 枠部 26 凹部 27 爪部 28a 漏れ光 28b 漏れ光 29 曲面形状をしたフィルタ 30 遮光壁 31 遮光壁 32 基板 a 遮光壁の位置と投光部と受光部との中点の位置との
距離 d 前記センサ本体の全面と前記フィルタとの距離 x 遮光壁の高さ 2w 投光部と受光部との距離

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光素子の光を測距対象物に投射する投光
    部及び該投射光が測距対象物により反射された光を受光
    する受光部より成るセンサ本体と、該センサ本体の全面
    に配設されたフィルタとを有し、且つ該投光部と該受光
    部との間に遮光壁を設けたことを特徴とする測距セン
    サ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の測距センサにおいて、投光
    部及び受光部の前方にフィルタを配設し且つ遮光壁がセ
    ンサ本体の前面と該フィルタとの間を隙間なく遮蔽して
    いることを特徴とする測距センサ。
  3. 【請求項3】請求項1記載の測距センサにおいて、遮光
    壁の高さをx、投光部と受光部との距離を2w、前記セ
    ンサ本体の全面と前記フィルタとの距離をd、遮光壁の
    位置と投光部と受光部との中点の位置との距離をaとす
    る時、式d>x>d(1−a/w)の関係を満足するこ
    とを特徴とする測距センサ。
JP28773696A 1996-10-30 1996-10-30 測距センサ Pending JPH10132559A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117161A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Sharp Corp 光学式変位センサ
JP2012018060A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 East Japan Railway Co 車輪形状測定装置
JP2016061590A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 株式会社リコー 撮像装置、媒体種別判定装置および画像形成装置
JP2020143890A (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 大阪瓦斯株式会社 コンロ

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