JPS58150876A - 反射形光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、測定対象物上に投射した光の反射光を利用
して測定を行なう反射形光センサに関し、特に光源をパ
ルス信号によって点滅点灯させる方式の反射形光センサ
に関する。

対象物までの距離やその形状などを非接触で測定する手
段として、反射形光センサが数多く用いられる。反射形
光センサは、発光ダイオードやレーザなどの光源を用い
て対象物上に光を投射し、その反射光を利用して対象−
物に対する測定を行なうものである。

第１図は、従来の反射形光センサの一例を示す概略ブロ
ック図である。

構成において、投光側は、パルス発振器１が発光ダイオ
ードなどの光源２と接続され、さらに光１１２は投光側
光学系３と接続される。一方受光側、は、受光側光学系
５が受光索子６と接続され、受光索子６の出力側はバン
ドパスフィルタ７を介してＡＧＣ増幅Ｉ１８の入力側と
接続される。ＡＧＣ増幅器８の出力側は整流回路９を介
して信号処理回路１０に接続される。また、整流回路９
の出力側はＡＧＣ増幅器のコントロール信号入力側に接
続される。

動作において、光１［２は、一定の周波数で発振してい
るパルス発振器１の出力信号に応答し、一定周期でオン
、オンのパルス点灯を繰り返す。このパルス光は投光側
光学系３を通して測定対象物４に投光される。測定対象
物４で反射されたパルス光は受光側光学系５を通して受
光素子６に入力され、これに応答して受光素子６は受光
したパルス光を電気信号に変換する。この電気信号には
、一般に外乱光の影響による雑音が含まれているため、
バンドパスフィルタ７を通じて、パルス発振Ｉ１１の発
振周波数に等しい成分のみが抽出される。

抽出された電気信号は、ＡＧＯ増幅器８で一定のレベル
まで増幅された後、整流回路９で整流されて直流信号に
変換される。この直流信号はＡＧＣ増幅器８にフィード
バックされ、直流信号の冑化に応じてＡＧＣ増幅−８の
増幅度が制御される。

したがって、ＡＧＣ増幅１１８の出力は一定値を保ち、
整流１路９の直流信号出力も一定値を保つ。

この直流信号は、信号処理回路１０へ送られ、分析が行
なわれる。

ところで、測定対象物４上で反射される光の強度は、測
定対象物の材質、色、汚れ、粗さ、傾き角などの表面状
態によって著しく変化する。このため、受光索子６の出
力である電気信号も同様に測定対象物の表面状態による
で大きく変動する。

ＡＧＣ増幅Ｉ１８はこの測定対象物の表面状層による電
気信号への影響を除去する目的で設けられているが、次
のような欠点があるためその目的を十分に果たし得ない
。第１に、増幅度の可変範囲に限界があるため、ある程
度以下の電気信号には対処し得ない。第２に、応答特性
の関係から、電気信号の急激な変化に対処し得ない。さ
らに、この従来の装置では、電気信号の段階で変動を修
正するものであるため、反射光が弱い状態のときのＳ／
Ｎ比の低下は修正し得ず、測定対象物の表面状態により
Ｓ／Ｎ比が大幅に変動するという欠点もある。

このような欠点は、信号処理回路１０における電気信号
の分析を困難にし、この欠点を緩和するために信号処理
回路の構成を複雑化し、また装置そのものの応用範囲を
比較的表面状態の良好なものに限定してしまうという欠
点を招来している。

それゆえに、この発明の目的は、測定対象物の表面状態
にかかわらず、電気信号およびそのＳ／Ｎ比が一定値に
保たれる反射形光センサを提供することである。

この発明は要約すれば、光源を駆動するパルス発振器の
出力を受光された反射光の強度に応じて制御することに
より、反射光の強度そのものを一定に保ち、反射光に対
応して変換される電気信号を一定に保つものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と効果は、図
面を参照して行なう以下の詳細な説明により一一明らか
となろう。

第２図は、この発明の一寅論例である反射形光センサを
示す概略ブロック図である。構成にお＆Ｎで、投光側は
、パルス発振器１がパルス幅変調回路２１を介して発光
ダイオードなどの光１ｉ２と接続され、光１１２は投光
側光学系３と接読される。

また受光側は、受光側光学系５が受光素子６と接続され
、受光素子６の出力側はバンドパスフィルタ７を介して
増幅＄２０の入力側に接続される。

増幅器２０の出力側は、整流回路９の入力側と投光側に
設けられているパルス幅変調回路２１とに接続され、整
流回路９の出力側は、信号処理回路１０に接続される。

動作において、測定対象物４上での反射光は、従来装置
同様受光側光学系５を通って受光素子６で電気信号に変
換され、バントパスフィルタ７で外乱光の影響が取り除
かれた後、増幅１１２０で増幅される。増幅された電気
信号は、パルス暢ｌＩ！震回路２１に送もれる。この電
気信号は、前述のように、測定対象物の表面状態に起因
する変動を含んでいる。

パルス幅変調１路２１では、パルス発振器１の出力であ
る一定周波数のパルスが、電気信号の強弱に逆比例して
パルス幅変調される。つまり、電気信号が強いときはパ
ルス幅が狭められ、弱いときはパルス幅が広げられる。

この変調されたパルスを受け、光１１２は発光する。光
源２の単位周期ごとの発光時間はパルス幅に対応するの
で、電気信号が強いときは単位周期ごとの発光時間が短
くなる結果光量が減少し、弱いときは単位周期ごとの発
光時間が長くなる結果光量は増加する。したがって、光
１１２の光量は、電気信号の強弱を打ち消すように制御
されたものとなる。

この制御された光は投光側光学系３を通って測定対象物
４の表面に投射され、その反射光は上述の動作により再
びパルス幅変調回路２１におけるパルス幅変調に利用さ
れる。以上の動作が連続して行なわれることにより、増
幅器２０の出力は一定の値となる。この一定の出力は、
整流回路９で直流に変換された後、１号処理回路１０に
送られて分析される。

ところで、パルス幅変調を行なう場合のパルス幅の可変
範囲はかなり大きくとることが可能であるため、反射光
の大幅な変化による電気信号の大幅な変化にも十分に対
処し得る。またディジタル処理により電気信号の変化を
正確にとらえ得るので、反射光の変化に対する応答も迅
速に行ない得る。したがって、反射光が大幅にまた急激
に変化した場合であっても、迅速にこれを修正して電気
信号を一定の値に保つことが可能となる。さらに、光源
の光量を制御して反射光自体を一定値に保つように制御
するため、電気信号のＳ／Ｎ比も一定値に保たれる。

なお、上記実施例では、パルス幅変調を利用して光源の
光量を制御したが、パルス振幅変調を利用してもよく、
上記実施例と同様の効果が得られる。

以上のように、この発明によれば、測定対象物の表面状
態にかかわらず電気信号およびそのＳ／Ｎ比を一定値に
保つことが可能となる結果、信号処理回路の構成が簡単
となり、また反射形光センサを測定対象物を選ばず広く
用いることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の反射形光センサの一例を示す概略ブロ
ック図である。 第２図は、この発明の一実施例である反射形光センサを
示す概略ブロック図である。 図において、１はパルス発１Ｌ２は光源、３は投光側光
学系、４は測定対象物、５は受光側光学系、αは受光素
子、７はバンドパスフィルタ、８はＡＧＣ増幅器、９Ｇ
、ｔｌ１８１０ｏ１ｆ、１０は信号処理回路、２０は増
幅器、２１はパルス幅変調回路をそれぞれ示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　測定対象物上に投射した光の反射光を利用して
   測定する光センサであって、 予め定めた一定の周波数で発振するパルス発振器と、 前記パルス発振器の出力に応答して点滅する光源と、 前記光源の出力である光の前記測定対象物上における反
   射光を受光して電気信号に変換する受光素子と、 前記パルス発振器と前記光源との間に設けられ、前記パ
   ルス発振器の出力を、前記電気信号出力に応答して制御
   する手段とを備える反射形光センサ。
2. （２）　前記制御手段は、前記パルス発振器の出力のパ
   ルス幅を、前記電気信号に逆比例して変化させるパルス
   幅変調回路である、特許請求の範囲第１項記載の反射形
   光センサ。
3. （３）　前記制御手段は、前記パルス発振器の出力のパ
   ルス振幅を、前記電気信号出力に逆比例して変化させる
   パルス振幅変調回路である、特許請求の範囲第１項記載
   の反射形光センサ。