JPH11101671A - 検出器 - Google Patents

検出器

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JPH11101671A
JPH11101671A JP26422697A JP26422697A JPH11101671A JP H11101671 A JPH11101671 A JP H11101671A JP 26422697 A JP26422697 A JP 26422697A JP 26422697 A JP26422697 A JP 26422697A JP H11101671 A JPH11101671 A JP H11101671A
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Michitoshi Okada
道俊 岡田
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Omron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1次元イメージセンサを用いて小型化できる
1次元の検出器を提供すること。 【解決手段】 投光素子22より光をフロートケース2
内に導く。フロートケース2の透明管4内のフロートか
らの反射光をロッドレンズアレイ20を介してCCD素
子18によって受光する。ロッドレンズアレイ20を用
いることにより正立等倍の像をCCD素子18内に結像
させることができ、検出器を小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は1次元イメージセン
サを用いた検出器に関し、特にその形状を小型化するよ
うにした1次元の検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来流速を測定するために流路中に上下
自在のフロートを配置し、そのフロートの位置をCCD
等の1次元イメージセンサで読取るようにしたフロート
位置検出装置が用いられている。このフロート位置検出
装置には図7に示すように、垂直に透明管101が配置
される。透明管101は上部の径が大きく下方になるに
つれて徐々にその径が小さくなるように構成されたテー
パ管であり、液体が下方より上方に向けて流れるように
配置する。この透明管101には円錐形のフロート10
2をその頂点を下向きにして上下動自在に挿入する。こ
のフロート102は流量が大きければ押し上げられて透
明管101の上方に移動し、流量が少なければ下方に移
動する。そして光源103よりレンズ104を介して光
を平行光として透明管101に導く。こうしてフロート
102の位置をCCDイメージセンサ105によって検
出する。図7(b)はCCDイメージセンサ105から
の出力とフロート102の関係を示す図である。そして
CCD出力を所定の閾値によって比較することによって
フロート102の端部を検出し、フロートのレベルから
流量を測定することができる。
【0003】又図8(a)に示すように光源110より
透明管101に向けて光を照射し、その拡散反射光をC
CDイメージセンサ105によって受光するようにした
フロート位置検出装置や、図8(b)に示すように拡散
反射光を一旦レンズ111によって集光してCCDイメ
ージセンサ105に結像させるようにした構成も考えら
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような第1の従来
例によるフロート位置検出装置では、図7に示すように
光源よりレンズを用いて平行光を照射しており、投光系
の光源が大きくなるため、小型化することが難しいとい
う欠点があった。又図8(a)に示す第2の従来例によ
るフロート位置検出装置は結像しないため、正確なフロ
ート位置の検出が難しいという欠点があった。更に図8
(b)に示す第3の従来例のように、フロートからの反
射光をレンズを用いて集束する場合には、受光系の形状
が大きくなり、小型で精度のよい検出装置を構成するこ
とが難しいという欠点があった。
【0005】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、小型で精度のよい検出装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、物体検知領域に光を投光する投光手段と、物体検知
領域からの光を検知する1次元イメージセンサと、前記
物体検知領域の光を前記1次元イメージセンサに結像さ
せるロッドレンズアレイと、前記投光手段、前記1次元
イメージセンサ及び前記ロッドレンズアレイを保持する
ホルダと、を有することを特徴とするものである。
【0007】本願の請求項2の発明は、請求項1の検出
器において、前記投光手段は、一列に配列された複数の
投光素子を含んで構成され、前記投光素子間の間隔を中
央部を広くし、中央部から端部にかけて徐々に狭くする
ようにしたことを特徴とするものである。
【0008】本願の請求項2の発明は、請求項1又は2
の検出器において、前記ホルダは、前記1次元イメージ
センサが取付けられる中心位置に設けられ、前記1次元
イメージセンサの受光ラインをその中心位置に一致させ
るターゲットマークを有することを特徴とするものであ
る。
【0009】このような特徴を有する本願の請求項1の
発明によれば、投光手段より光を物体検知領域に照射
し、物体検知領域からの反射光をロッドレンズアレイを
介して1次元イメージセンサに導く。ロッドレンズアレ
イは反射光を正立等倍結像させてイメージセンサに結像
するため、反射光のレベルを正確に検出するることがで
きる。又請求項2の発明では、投光手段は複数の投光素
子としており、投光素子の配列方向に沿った光強度をほ
ぼ一定となるようにその間隔を中央部では広くなるよう
にしている。又請求項3の発明では、1次元イメージセ
ンサの受光ラインがその中心からずれている場合もター
ゲットマークを用いてホルダの中心位置に取付けること
ができ、1次元イメージセンサのばらつきを吸収するこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態による
検出器の構成を示す組立構成図であり、図2はそのフロ
ートケースへの取付状態を示す斜視図、図3はその基台
ホルダの側面図及び正面図、図4は検出器の縦断面図で
ある。これらの図に示すようにこの実施の形態による検
出器1は、フロート位置を検出するためのフロートケー
ス2に取付けられるものとする。フロートケース2は図
2に示すように前面に可視光フィルタ3が取付けられた
略直方体状のケースであり、前面には開口部が設けられ
る。可視光フィルタ3は可視光を透過し、赤外光を遮光
するフィルタである。前述したようにフロートケース2
の内部にはその中心軸に沿って透明な透明管4が垂直に
配置され、透明管4に流量を読取るための目盛が付され
ている。そして透明管の内部に従来例と同様の円錐形の
フロート5が上下動自在に配置されている。このフロー
トケース2の背面には上下に図示しない流路管が設けら
れ、その間に前面と同様の長方形状の開口が設けられ、
本実施の形態による検出器1が着脱自在となるように構
成される。
【0011】この実施の形態による検出器1は図1に示
すように前ケース10と後ケース11とによって筐体が
構成される。前ケース10は中央に略長方形状の開口1
0aを有し、四隅の取付部を除いて枠状部10bが取付
けられる。開口部10aには透明カバー12が取付けら
れ、枠状部10b内には基台ホルダ13が取付けられ
る。基台ホルダ13は図3(a),(b)に示すよう
に、左側方に窪み14、背面側の中央部に長方形状の開
口15が形成された部材であって、右側にはプリント基
板16、背面にはプリント基板17が取付けられる。プ
リント基板17は1次元イメージセンサであるCCD素
子18が実装された基板であり、取付け位置が微調整で
きるように両端の取付孔は長孔となっている。プリント
基板16はこのCCD素子18を駆動し、その検知信号
を所定の閾値で弁別して流量信号に変換するためのIC
19が実装されている。又基台ホルダ13の左側方の窪
み14にはロッドレンズアレイ20が挿入され、更にロ
ッドレンズアレイ20を挿入した後、基台13の開口部
を被う基台カバー21が取付けられる。又この基台カバ
ー21には例えば赤外光を発光する複数の投光素子22
が保持される素子ホルダ23と、素子ホルダ23を実装
したプリント基板24が固定できるように構成されてい
る。ここで投光素子22,素子ホルダ23は光を開口1
0aを介して物体検知領域に照射するための投光手段を
構成している。又基台ホルダ13には左側面に細いスリ
ットが形成され、赤外線を通過させる赤外線フィルタ2
5が挿入される。ここでロッドレンズアレイ20は図4
に示すようにX軸方向の多数のセルフォックレンズをX
軸方向に1列に配置したものであり、正立等倍像をその
背後に結合させることにより光学的な距離を任意の長さ
に設定するものである。即ち入射光の広がりと出射光の
広がりとを同一として受光素子、この場合にはCCD側
に導くことができる。
【0012】さてCCD素子18は1次元の受光ライン
がCCD素子18のパッケージの中央ラインからずれる
ことが多い。従って単にCCD素子18の中心をロッド
レンズアレイ20の中心に一致させるように取付けたと
きには、ロッドレンズアレイ20からの入射光が一定で
あってもその受光レベルが位置によって異なってしまう
という欠点がある。そのため基台ホルダ13に図1,図
4及び図3(b)に示すように、CCDが取付けられる
開口15の中心を明示するためのターゲットマーク26
a,26bを設ける。ターゲットマーク26a,26b
は長方形状の開口15の中心を上下に貫くラインを明示
するものであって、例えば図示のようにケースの内壁の
上面と下面から突出する山形の突起として構成すること
ができる。
【0013】又この実施の形態で用いる光源として投光
素子22、例えば発光ダイオードを一列に多数配置した
ものとしている。ここで図5(a)に示すように多数の
発光ダイオードを一定間隔で配置すると、中央部のみの
光量が周辺部分より増加するため、フロートを正しく検
知することが難しくなる。そこで本実施の形態では、図
5(b)に示すように中央部の間隔を大きくし、周辺に
なるほどその間隔が小さくなるように配置している。そ
してこの間隔を発光ダイオードの位置にもかかわらずほ
ぼ均一な光強度が得られるように適宜設定するものとす
る。
【0014】次にこの検知器の組立てについて説明す
る。あらかじめCCD素子18をプリント基板17に実
装し、基台ホルダ13の背面に取付ける。このとき基台
ホルダ13の前ケース側から見てCCD素子18のパッ
ケージでなく、受光の中心ラインが基台ホルダ13の背
面の開口の中心を貫くように、即ちターゲットマーク2
6a,26bと一致するようにプリント基板17の位置
を調整して取付ける。次いで赤外フィルタ25を挿入す
る。そしてロッドレンズアレイ20を基台ホルダ13の
窪み14に取付けると、その上下方向の中心ラインとタ
ーゲットマーク26a,26b及びCCD素子18の受
光の中心ラインとを正確に一致させることができる。ロ
ッドレンズアレイ20を取付けた後、基台カバー21に
よって基台ホルダ13の開口部を被い、左側面より検知
回路部を実装したプリント基板24を取付ける。基板2
4には投光素子ホルダ23をあらかじめ実装しておく。
そして後ケース11を前ケース10に固定する。こうし
て検出器を構成した後、図2に示すようにフロートケー
ス2の背面に検知器1を固定することによって、フロー
ト位置検出装置を構成することができる。
【0015】このようにして検知器1をフロートケース
2に取付けると、ほぼ一様な光が投光素子22より透明
管4に照射される。従って流量に応じて異なるフロート
上の位置を図4に示すようにロッドレンズアレイ20を
介してCCD素子18で検出することができる。図6は
このCCDの出力信号を示す図であり、その出力信号を
所定の閾値で弁別することによってフロート5の上端部
の位置を示す信号を流量に対応する信号として検出する
ことができる。
【0016】尚この実施の形態では、検出器をフロート
位置検出装置に適用した例を示しているが、本発明によ
る検出器はフロート位置検出装置のみならず、他の種々
の1次元の検出器として用いることができる。
【0017】又この実施の形態ではターゲットラインを
山形の突起として構成しているが、単に開口部の内面に
マークを設けるようにしてもよいことはいうまでもな
い。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ロッドレンズアレイを用いてフロートからの反射光
を1次元イメージセンサに導くようにしているため、検
出器全体の形状を小さくすることができるという効果が
得られる。又光を1次元イメージセンサに集光している
ため、正確な位置検出が可能となる。更に請求項2の発
明では、複数の投光素子を用いて投光部を構成してお
り、その投光素子の間隔を中央部で広く周辺で密となる
ようにしているため、光強度をほぼ一定にすることがで
きる。更に請求項3の発明では、1次元イメージセンサ
の受光ラインがロッドレンズアレイと一致するように基
台ホルダにターゲットマークを設け、それに合わせて1
次元イメージセンサの受光ラインを固定するようにして
いるため、1次元イメージセンサの検出ラインのばらつ
きにかかわらず正確にロッドレンズアレイの中心と一致
させ、位置を検出できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による検出器の組立構成図
である。
【図2】本実施の形態による検出器と検出器が取付けら
れるフロートケースを示す斜視図である。
【図3】本実施の形態による基台ホルダの正面図及び側
面図である。
【図4】本実施の形態による検出器の縦断面図である。
【図5】投光素子の配置の間隔と光強度の変化を示すグ
ラフである。
【図6】CCDイメージセンサからの出力とフロートの
関係を示す図である。
【図7】従来例によるフロート位置検出装置の構成を示
す概略図である。
【図8】従来例によるフロート位置検出装置の構成を示
す概略図である。
【符号の説明】
1 検出器 2 フロートケース 3 可視光フィルタ 4 透明管 5 フロート 10 前ケース 11 後ケース 12 透明基板 13 基台ホルダ 14 窪み 15 開口 16,17,24 基板 18 CCD素子 19 IC 20 ロッドレンズアレイ 21 基台カバー 22 投光素子 25 赤外線フィルタ 26a,26b ターゲットマーク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】本願の請求項の発明は、請求項1又は2
の検出器において、前記ホルダは、前記1次元イメージ
センサが取付けられる中心位置に設けられ、前記1次元
イメージセンサの受光ラインをその中心位置に一致させ
るターゲットマークを有することを特徴とするものであ
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】この実施の形態による検出器1は図1に示
すように前ケース10と後ケース11とによって筐体が
構成される。前ケース10は中央に略長方形状の開口1
0aを有し、四隅の取付部を除いて枠状部10bが取付
けられる。開口部10aには透明カバー12が取付けら
れ、枠状部10b内には基台ホルダ13が取付けられ
る。基台ホルダ13は図3(a),(b)に示すよう
に、左側方に窪み14、背面側の中央部に長方形状の開
口15が形成された部材であって、右側にはプリント基
板16、背面にはプリント基板17が取付けられる。プ
リント基板17は1次元イメージセンサであるCCD素
子18が実装された基板であり、取付け位置が微調整で
きるように両端の取付孔は長孔となっている。プリント
基板16はこのCCD素子18を駆動し、その検知信号
を所定の閾値で弁別して流量信号に変換するためのIC
19が実装されている。又基台ホルダ13の左側方の窪
み14にはロッドレンズアレイ20が挿入され、更にロ
ッドレンズアレイ20を挿入した後、基台13の開口部
を被う基台カバー21が取付けられる。又この基台カバ
ー21には例えば赤外光を発光する複数の投光素子22
が保持される素子ホルダ23と、素子ホルダ23を実装
したプリント基板24が固定できるように構成されてい
る。ここで投光素子22,素子ホルダ23は光を開口1
0aを介して物体検知領域に照射するための投光手段を
構成している。又基台ホルダ13には左側面に細いスリ
ットが形成され、赤外線を通過させる赤外線フィルタ2
5が挿入される。ここでロッドレンズアレイ20は図4
に示すようにX軸方向の多数のロッドレンズをX軸方向
に1列に配置したものであり、正立等倍像をその背後に
結合させることにより光学的な距離を任意の長さに設定
するものである。即ち入射光の広がりと出射光の広がり
とを同一として受光素子、この場合にはCCD側に導く
ことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体検知領域に光を投光する投光手段
    と、 物体検知領域からの光を検知する1次元イメージセンサ
    と、 前記物体検知領域の光を前記1次元イメージセンサに結
    像させるロッドレンズアレイと、 前記投光手段、前記1次元イメージセンサ及び前記ロッ
    ドレンズアレイを保持するホルダと、を有することを特
    徴とする検出器。
  2. 【請求項2】 前記投光手段は、一列に配列された複数
    の投光素子を含んで構成され、前記投光素子間の間隔を
    中央部を広くし、中央部から端部にかけて徐々に狭くす
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の検出器。
  3. 【請求項3】 前記ホルダは、前記1次元イメージセン
    サが取付けられる中心位置に設けられ、前記1次元イメ
    ージセンサの受光ラインをその中心位置に一致させるタ
    ーゲットマークを有するものであることを特徴とする請
    求項1又は2記載の検出器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009287992A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Kondo Kogyo Kk フロート式微差圧表示器
CN108917799A (zh) * 2018-06-14 2018-11-30 信华科技(厦门)有限公司 一种继电器外盖的正反识别机构及其识别方法

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