JPH10300417A - 光検知センサ - Google Patents
光検知センサInfo
- Publication number
- JPH10300417A JPH10300417A JP11258197A JP11258197A JPH10300417A JP H10300417 A JPH10300417 A JP H10300417A JP 11258197 A JP11258197 A JP 11258197A JP 11258197 A JP11258197 A JP 11258197A JP H10300417 A JPH10300417 A JP H10300417A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light receiving
- receiving surface
- spot
- reflected
- 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.)
- Withdrawn
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射光を取り込んで人や物体までの距離を測
定する光検知センサにおいて、回路構成を簡潔化し、ま
た測距範囲を広くとることができるようにするととも
に、全体の受光面積を小さくして製品のコンパクト化を
図る。 【解決手段】 被検知体に光を照射するＬＥＤ２と、被
検知体からの反射光を受光するＰＤ（ホトダイオード）
３と、このＰＤ３の受光面に反射光の光スポットＳを形
成させるレンズをケースに設ける。また、ＰＤ３の受光
面を２分割するとともに、一方の受光面Ａの出力レベル
を光スポットＳの位置にかかわらずもう一方の受光面Ｂ
の出力レベルより大きくなるように設定する。そして、
分割された各々の受光面Ａ，Ｂの出力に基づいて上記被
検知体までの距離を演算する。
定する光検知センサにおいて、回路構成を簡潔化し、ま
た測距範囲を広くとることができるようにするととも
に、全体の受光面積を小さくして製品のコンパクト化を
図る。 【解決手段】 被検知体に光を照射するＬＥＤ２と、被
検知体からの反射光を受光するＰＤ（ホトダイオード）
３と、このＰＤ３の受光面に反射光の光スポットＳを形
成させるレンズをケースに設ける。また、ＰＤ３の受光
面を２分割するとともに、一方の受光面Ａの出力レベル
を光スポットＳの位置にかかわらずもう一方の受光面Ｂ
の出力レベルより大きくなるように設定する。そして、
分割された各々の受光面Ａ，Ｂの出力に基づいて上記被
検知体までの距離を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射光取り込んで
人や物体などの被検知体までの距離を測定する光検知セ
ンサ、特に単電源駆動で最適な光出力を得るようにした
光検知センサに関するものである。
人や物体などの被検知体までの距離を測定する光検知セ
ンサ、特に単電源駆動で最適な光出力を得るようにした
光検知センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は任意の物体（被検知体）までの距
離を光学的に測定する光検知センサの主要構成を示す断
面図であり、単電源駆動で最適な光出力を得るために２
分割構造の受光素子を用いた例を示している。
離を光学的に測定する光検知センサの主要構成を示す断
面図であり、単電源駆動で最適な光出力を得るために２
分割構造の受光素子を用いた例を示している。
【０００３】図６において、１は各構成部品を収容する
ケース、２は物体に光を照射するＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、３は物体からの反射光を受光するＰＤ（ホトダイ
オード）、４はＬＥＤ２からの光をスポット光として物
体に導くためのレンズ、５は物体からの反射光を光スポ
ットとしてＰＤ３の受光面に導くためのレンズである。
ケース、２は物体に光を照射するＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、３は物体からの反射光を受光するＰＤ（ホトダイ
オード）、４はＬＥＤ２からの光をスポット光として物
体に導くためのレンズ、５は物体からの反射光を光スポ
ットとしてＰＤ３の受光面に導くためのレンズである。
【０００４】上記ＰＤ３の受光面は図７に示すように二
つの受光面ＡとＢに２分割されており、物体からの反射
光の光スポットＳの位置は図６のＸからＹ（Ｘ＜Ｙ）ま
での物体の位置によって異なる。
つの受光面ＡとＢに２分割されており、物体からの反射
光の光スポットＳの位置は図６のＸからＹ（Ｘ＜Ｙ）ま
での物体の位置によって異なる。
【０００５】また、図８は上記２分割構造のＰＤ３の出
力から物体までの距離を演算する信号処理回路の構成を
示すブロック図である。同図中、３ａ，３ｂは上記の各
受光面Ａ，Ｂを有するＰＤ３の受光部、１１ａ，１１ｂ
はそれらの受光部３ａ，３ｂに流れる出力電流を電圧値
に変換する変換部、１２ａ，１２ｂは各変換部１１ａ，
１１ｂの出力を増幅する増幅部、１３は増幅部１２ａ，
１２ｂの出力を加算する加算器、１４は増幅部１２ａと
１２ｂの出力の差をとる減算器、１５はその減算結果を
上記の加算器で除する除算器である。
力から物体までの距離を演算する信号処理回路の構成を
示すブロック図である。同図中、３ａ，３ｂは上記の各
受光面Ａ，Ｂを有するＰＤ３の受光部、１１ａ，１１ｂ
はそれらの受光部３ａ，３ｂに流れる出力電流を電圧値
に変換する変換部、１２ａ，１２ｂは各変換部１１ａ，
１１ｂの出力を増幅する増幅部、１３は増幅部１２ａ，
１２ｂの出力を加算する加算器、１４は増幅部１２ａと
１２ｂの出力の差をとる減算器、１５はその減算結果を
上記の加算器で除する除算器である。
【０００６】上記のような２分割構造のＰＤ３を用いた
センサは、ＰＤ３の受光面上の反射光の光スポットＳの
移動を演算することによって物体の位置（距離）を検知
するようになっている。すなわち、各受光面Ａ，Ｂの光
出力をＡｏｕｔ，Ｂｏｕｔとすると、物体の位置はその
反射率に関係なく次式から演算することができる。
センサは、ＰＤ３の受光面上の反射光の光スポットＳの
移動を演算することによって物体の位置（距離）を検知
するようになっている。すなわち、各受光面Ａ，Ｂの光
出力をＡｏｕｔ，Ｂｏｕｔとすると、物体の位置はその
反射率に関係なく次式から演算することができる。
【０００７】 （Ａｏｕｔ−Ｂｏｕｔ）／（Ａｏｕｔ＋Ｂｏｕｔ） ……（１） そして、上記の式で演算すると物体の色（光の反射率）
によらずに物体の位置を認識することができる。ちなみ
に、黒い物体の反射率は白い物体の反射率の約１／１８
であり、反射光の出力だけで物体の位置を判断しようと
すると、反射物体の色によってその位置は変わってしま
う。
によらずに物体の位置を認識することができる。ちなみ
に、黒い物体の反射率は白い物体の反射率の約１／１８
であり、反射光の出力だけで物体の位置を判断しようと
すると、反射物体の色によってその位置は変わってしま
う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような単電源で駆動する従来のセンサにあっては、
（１）式で受光面Ｂの出力が受光面Ａの出力より大きく
なった場合は負の出力になってしまうため、後段の処理
回路の増幅部で受光面Ａの出力の方が常に大きくなるよ
うに設定している。
ような単電源で駆動する従来のセンサにあっては、
（１）式で受光面Ｂの出力が受光面Ａの出力より大きく
なった場合は負の出力になってしまうため、後段の処理
回路の増幅部で受光面Ａの出力の方が常に大きくなるよ
うに設定している。
【０００９】したがって、信号処理回路に増幅部が必要
となり、部品点数が多くなって複雑なものとなる。ま
た、図３に示すように光学的な調整によって常に出力が
Ａｏｕｔ＞Ｂｏｕｔとなるようにすることは可能である
が、受光面ＡとＢの面積が同じであると、図４に示すよ
うにＡｏｕｔ＞Ｂｏｕｔでの光スポットＳの移動範囲が
狭く、測距範囲が狭くなるという問題点があった。
となり、部品点数が多くなって複雑なものとなる。ま
た、図３に示すように光学的な調整によって常に出力が
Ａｏｕｔ＞Ｂｏｕｔとなるようにすることは可能である
が、受光面ＡとＢの面積が同じであると、図４に示すよ
うにＡｏｕｔ＞Ｂｏｕｔでの光スポットＳの移動範囲が
狭く、測距範囲が狭くなるという問題点があった。
【００１０】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、回路構成を簡潔化することができ、ま
た測距範囲を広くとることができるとともに、全体の受
光面積を小さくして製品のコンパクト化を図ることが可
能な光検知センサを提供することを目的としている。
なされたもので、回路構成を簡潔化することができ、ま
た測距範囲を広くとることができるとともに、全体の受
光面積を小さくして製品のコンパクト化を図ることが可
能な光検知センサを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光検知セン
サは、被検知体に光を照射する発光素子と、被検知体か
らの反射光を受光する受光素子と、この受光素子の受光
面に反射光の光スポットを形成させるレンズとを有し、
前記受光素子の受光面を２分割するとともに、一方の受
光面の出力レベルを前記光スポットの位置にかかわらず
もう一方の受光面の出力レベルより大きくなるように設
定し、該分割された各々の受光面の出力に基づいて前記
被検知体までの距離を測定するようにしたものである。
サは、被検知体に光を照射する発光素子と、被検知体か
らの反射光を受光する受光素子と、この受光素子の受光
面に反射光の光スポットを形成させるレンズとを有し、
前記受光素子の受光面を２分割するとともに、一方の受
光面の出力レベルを前記光スポットの位置にかかわらず
もう一方の受光面の出力レベルより大きくなるように設
定し、該分割された各々の受光面の出力に基づいて前記
被検知体までの距離を測定するようにしたものである。
【００１２】また、上記のレンズは光スポットの位置を
調整するために移動可能とし、更に受光素子の出力レベ
ルを小さくする受光面の面積を小さくしたものである。
調整するために移動可能とし、更に受光素子の出力レベ
ルを小さくする受光面の面積を小さくしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る光検知センサ
のＰＤ（受光素子）３の受光面を示す図である。このＰ
Ｄ３の受光面は一方の受光面Ａとこれより面積の小さい
もう一方の受光面Ｂに分割されており、受光面Ａの出力
レベルは反射光による光スポットＳの位置にかかわらず
受光面Ｂの出力レベルより常に大きくなるように設定さ
れている。なお、他の構成は図６と同様であるので説明
は省略する。
のＰＤ（受光素子）３の受光面を示す図である。このＰ
Ｄ３の受光面は一方の受光面Ａとこれより面積の小さい
もう一方の受光面Ｂに分割されており、受光面Ａの出力
レベルは反射光による光スポットＳの位置にかかわらず
受光面Ｂの出力レベルより常に大きくなるように設定さ
れている。なお、他の構成は図６と同様であるので説明
は省略する。
【００１４】図２は信号処理系の回路構成を示すブロッ
ク図であり、図８と同一符号は同一構成要素を示してい
る。図８と相違するのは増幅部がない点であり、その他
は同じであるので説明は省略する。
ク図であり、図８と同一符号は同一構成要素を示してい
る。図８と相違するのは増幅部がない点であり、その他
は同じであるので説明は省略する。
【００１５】上記構成の光検知センサにおいては、従来
と同様図６に示すようにケース１内の発光素子であるＬ
ＥＤ２からレンズ４を通して物体にスポット光が照射さ
れ、その物体からの反射光がＰＤ３の２分割された受光
面に取り込まれる。そして、その受光面上の反射光の光
スポットＳの移動に応じて物体の位置、つまり距離が前
述の（１）式にて演算される。
と同様図６に示すようにケース１内の発光素子であるＬ
ＥＤ２からレンズ４を通して物体にスポット光が照射さ
れ、その物体からの反射光がＰＤ３の２分割された受光
面に取り込まれる。そして、その受光面上の反射光の光
スポットＳの移動に応じて物体の位置、つまり距離が前
述の（１）式にて演算される。
【００１６】ここで、本実施例では図３に示すようにＰ
Ｄ３の受光面に反射光の光スポットＳを与えるレンズ６
は移動可能となっている。そして、図１で左側（ＬＥＤ
２側）の受光面Ａと右側の受光面Ｂに対し、反射光の光
スポットＳの大きさが受光面Ａの出力が充分でるような
大きさになるようにレンズ６の形状を決定し、更にレン
ズ６の高さ位置を設定する。
Ｄ３の受光面に反射光の光スポットＳを与えるレンズ６
は移動可能となっている。そして、図１で左側（ＬＥＤ
２側）の受光面Ａと右側の受光面Ｂに対し、反射光の光
スポットＳの大きさが受光面Ａの出力が充分でるような
大きさになるようにレンズ６の形状を決定し、更にレン
ズ６の高さ位置を設定する。
【００１７】その後図３に示すように、レンズ６の左右
の位置調整を行い、測定可能な最短距離ＸでＡｏｕｔ＞
Ｂｏｕｔとなるようにする。このとき、レンズ６ではな
くＰＤ３を左右に移動して調整してもよい。
の位置調整を行い、測定可能な最短距離ＸでＡｏｕｔ＞
Ｂｏｕｔとなるようにする。このとき、レンズ６ではな
くＰＤ３を左右に移動して調整してもよい。
【００１８】また、物体が距離Ｘ以上の位置にあるとき
は、三角距離の原理で反射光の光スポットＳは受光面Ａ
側に移動する。このとき、受光面積は受光面Ａの方がＢ
より大きいので、光出力は常にＡｏｕｔ＞Ｂｏｕｔとな
る。なお、物体の位置が距離Ｘ以下のときはＡｏｕｔ＜
Ｂｏｕｔとなり、出力エラーとなって測定不能となる。
は、三角距離の原理で反射光の光スポットＳは受光面Ａ
側に移動する。このとき、受光面積は受光面Ａの方がＢ
より大きいので、光出力は常にＡｏｕｔ＞Ｂｏｕｔとな
る。なお、物体の位置が距離Ｘ以下のときはＡｏｕｔ＜
Ｂｏｕｔとなり、出力エラーとなって測定不能となる。
【００１９】このように、本実施例では受光面ＡとＢの
光出力に差を付けるのを信号処理回路ではなくデバイス
の方で行うようにしているので、回路系に増幅部が不要
となり、回路構成を簡潔化することができ、また測定範
囲を広くとることができるとともに、受光素子の全体の
受光面積を小さくして製品のコンパクト化を図ることが
できる。
光出力に差を付けるのを信号処理回路ではなくデバイス
の方で行うようにしているので、回路系に増幅部が不要
となり、回路構成を簡潔化することができ、また測定範
囲を広くとることができるとともに、受光素子の全体の
受光面積を小さくして製品のコンパクト化を図ることが
できる。
【００２０】図４は上述の反射光の光スポットＳの移動
範囲を示したものであり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本
実施例の場合をそれぞれ示している。図示のように、光
スポットＳの中心ｘの移動範囲は、Ａｏｕｔ＞Ｂｏｕｔ
の条件下で従来では（ａ）のように小さいが、本実施例
では（ｂ）のように大きくとることができる。
範囲を示したものであり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本
実施例の場合をそれぞれ示している。図示のように、光
スポットＳの中心ｘの移動範囲は、Ａｏｕｔ＞Ｂｏｕｔ
の条件下で従来では（ａ）のように小さいが、本実施例
では（ｂ）のように大きくとることができる。
【００２１】したがって、物体の検知位置の測定出力、
つまり図２の回路における（１）式の除算出力は、従来
では図５の（ａ）に示すようになり、本実施例では図５
の（ｂ）に示すようになる。図５の（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ図４の（ａ），（ｂ）の光スポットＳの移動範囲
に対応した除算出力を示したものである。
つまり図２の回路における（１）式の除算出力は、従来
では図５の（ａ）に示すようになり、本実施例では図５
の（ｂ）に示すようになる。図５の（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ図４の（ａ），（ｂ）の光スポットＳの移動範囲
に対応した除算出力を示したものである。
【００２２】したがって、ＰＤ３の受光面Ｂの面積を受
光面Ａの面積より小さくして、測定可能な距離Ｘ−Ｙを
長くすることができる。
光面Ａの面積より小さくして、測定可能な距離Ｘ−Ｙを
長くすることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、受光素
子の受光面を２分割するとともに、一方の受光面の出力
レベルをもう一方の受光面の出力レベルより常に大きく
なるように設定したため、回路構成を簡潔化することが
でき、また測距範囲を広くとることができるとともに、
全体の受光面積を小さくして製品のコンパクト化を図る
ことができるという効果がある。
子の受光面を２分割するとともに、一方の受光面の出力
レベルをもう一方の受光面の出力レベルより常に大きく
なるように設定したため、回路構成を簡潔化することが
でき、また測距範囲を広くとることができるとともに、
全体の受光面積を小さくして製品のコンパクト化を図る
ことができるという効果がある。
【図１】 本発明に係る光検知センサの受光面を示す平
面図
面図
【図２】 実施例の信号処理系の回路構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図３】 光スポット位置の調整方法を示す説明図
【図４】 光スポットの移動範囲を示す説明図
【図５】 検知位置の測定出力を示す図
【図６】 光検知センサの主要構成を示す断面図
【図７】 従来の光検知センサの受光面を示す平面図
【図８】 従来の信号処理系の回路構成を示すブロック
図
図
１ ケース ２ ＬＥＤ（発光素子） ３ ＰＤ（受光素子） ４ レンズ ６ レンズ Ａ 受光面 Ｂ 受光面 Ｓ 光スポット
Claims (3)
- 【請求項１】 被検知体に光を照射する発光素子と、被
検知体からの反射光を受光する受光素子と、この受光素
子の受光面に反射光の光スポットを形成させるレンズと
を有し、前記受光素子の受光面を２分割するとともに、
一方の受光面の出力レベルを前記光スポットの位置にか
かわらずもう一方の受光面の出力レベルより大きくなる
ように設定し、該分割された各々の受光面の出力に基づ
いて前記被検知体までの距離を測定することを特徴とす
る光検知センサ。 - 【請求項２】 レンズは光スポットの位置を調整するた
めに移動可能であることを特徴とする請求項１記載の光
検知センサ。 - 【請求項３】 出力レベルを小さくする受光面の面積を
小さくしたことを特徴とする請求項１または２記載の光
検知センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11258197A JPH10300417A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 光検知センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11258197A JPH10300417A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 光検知センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300417A true JPH10300417A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14590314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11258197A Withdrawn JPH10300417A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 光検知センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300417A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100344998C (zh) * | 2004-06-25 | 2007-10-24 | 夏普株式会社 | 光学测距传感器和自动推进式清洁器 |
| CN114113138A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 合肥维信诺科技有限公司 | 产品在籍检测装置 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11258197A patent/JPH10300417A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100344998C (zh) * | 2004-06-25 | 2007-10-24 | 夏普株式会社 | 光学测距传感器和自动推进式清洁器 |
| CN114113138A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 合肥维信诺科技有限公司 | 产品在籍检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |