JPS59139520A - 反射型光電スイツチ - 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】 〔技術分野〕 本発明は予め設定された検知エリア内に被検知物体が存
在するかどうかを判別して出力回路を制御する反射型光
電スイッチに関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の反射型光電スイッチとして第１図に示す
ように、投光手段（１′）から投光された拡散光（Ｐ′
）の被検知物体（Ｘ）による反射光（Ｒ）を受光手段（
２′）にて受光し、第２図に示すように受光手段（））
の受光出力しベル■２か予め設定された動作レベルＶｔ
ｈ以上のとき出力回路を作動させるようにして検知エリ
ア（ＤＥ）を設定するようにした拡散反射型のものがあ
った。しかしながら、このような従来例にあっては、例
えば第３図に示すように、ベルトコンベア（ＢＣ）にて
移送される被検知物休（Ｘ）を検出するために、反射型
光電スイッチ（Ｙ）の検知エリア（ＤＥ）をベルトコン
ベア（ＢＣ）の巾（対応して設定した場合において、検
知エリア（ＤＥ）の後方に被検知物体（Ｘ）よりも光反
射率の大きい物体（Ｚ）（例えばステシレス板のような
鏡面板）があれば誤動作か起きるという不都合があった
。すなわち、受光手段（２′）の受光出力しベルＶ２は
被検知物体（Ｘ）の光反射率に正比例するとともに、投
、受光手段（１’）　＜２′）と被検知物体（Ｘ）との
距離（ｌりの２乗に反比例するので、検知エリア（ＤＥ
）を設定するには上記光反射率および距＠　（１＞を考
慮して判別制御手段の動作しベルｖｔｈを設定すれば良
いことになるが、このよう圧して設定された検知エリア
（ＤＥ）の後方に被検知物体（Ｘ）よりも光反射率の大
きい物体（Ｚ）が存在すれば、この物体（Ｚ）による反
射光（Ｒ′）か受光された場合の受光出力レベルＶ２　
Ｐｉ検知エリア（ＤＥ）内に存在している被検知物体（
Ｘ）による反射光（Ｒ）が受光された場合の受光出力レ
ベルｖ２と同一となって、ｔ”ｌｉＦ顎物体（Ｚ）が恰
も検知エリア（ＤＥ）内に存在するかのように誤認識さ
れてしまうという問題があった。図中＠は発光タイオー
ドのような投光素子、０は投光用光学系、（７）はホト
トランジスタ、ホトタイオード、太陽電池、ｃｄ・５な
どよりなる受光素子、（３）は受光用光学系である。そ
こで、第６図に示すように、投光手段（１）による投光
ビームＡと受光手段（２）の受光じ−ムＢとが交錯する
領とき出力回路を作動させるようにした判別制御手段（
図示せず）を設けた限定反射型のものがあった。

しかしながら、このような従来例にあっては検知エリア
（ＤＥ）を設定するために投、受光手段（１）　（２）
の光学系を機械的に調整しなければならず、特に検知エ
リア（ＤＥ）を正確に設定する場合における設定作業が
面倒であるという問題があった。また、例えば第６図に
示すように、被検知物体（Ｘ）が反射型光電スイッチ（
Ｙ）に近ずくように移動しており、予め設定された距ａ
（Ｉ！Ｓ）すなわち検知エリア（ＤＥ）の後端で被検知
物体（Ｘ）の移動を停止させたい場合において、被検知
物体（Ｘ）の光反射率の遣いによって検知エリア（ＤＥ
）が異なるので停止位置がずれるという問題があった。

つ！、シ、被検知物体（Ｘ）による反射光（Ｒ）のしベ
ルに基いて検知エリア（ＤＥ）を設定しているので、被
検知物体（Ｘ）の光反射率によって検知エリア（ＤＥ）
が変化してしまうという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、検知エ
リアの後方に存在する光反射率の大きい物体による誤動
作を防止でき、また、被検知物体の光反射率に関係なく
検知エリアを設定でき、しかも検知エリアの設定作業が
容易な反射型光電スイッチを提供することを目的とする
ものである。

〔発明の開示〕

（実施例１） ４７図および第８図は本発明一実施例を示すもので、（
１）は被検知物体（Ｘ）に対してパルス変調光よりなる
光ビーム（Ｐ）を投光する投光手段であシ、投光タイミ
ンクを設定する同期信号を発生する発振回路ａ１と、ド
ライブ回路ａυと、発光タイオードあるいはレーザータ
イオードなどの投光素子（２）と、光ビーム（Ｐ）を形
成するコンデンサレンズよりなる投光用光学系（６）と
で形成されている。（２）は投光手段（１）から所定間
隔をもって並置された受光手段であり、投、受光手段（
１）　（２）は被検知物体（ｘ）　Ｋ対して三角測量的
に配置されている。この受光手段（２）は被検知物体（
Ｘ）による反射光（Ｒ）を集光するための凸レンズより
なる受光用光学系（３）と、受光用光学系（３）の集光
面に配設され、集光スポット（Ｓ）の位置に対応した位
置信号を出力する位置検出手段（４）とで構成されてお
り、実施例１ではこの位置検出手段（４）は、受光用光
学系（３）の集光面内に配設され集光スポット（Ｓ）の
移動方向に連設された２個の客先素子（２０ａ）　（２
０ｂ）にて形成されている。この受光素子（２０ａ）　
（２０ｂ）としてはホトトランジスタ、ホトダイオード
、太陽電池、ｃｄ杯などが用いられる０（５）ｔよ判別
制御手段であり、位置検出手段（４）出力に基いて被検
知物体（Ｘ）か所定の検知エリア（ＤＥ）内に存在する
かどうかを判別して出力回路（６）を制御するようにな
っている。この判別制御手段（５）は、受光素子（２０
ａ）　（２０ｂ）からの出力電流ＩＡ、ＩＢを信号電圧
ＶＡ、ＶＢＫ増巾変換する受光回路（２１ａ　）　（２
１ｂ　）と、対数増中回＠　（２２ａ）　（２２ｂ）と
、対数増巾回路（２２ａ）出力１ｏｇＶＡから対数増巾
回路（２２ｂ）出力１゜ｇＶＢ・を減算する減算回路−
と、減算回路（イ）出力１゜ｇＶＡ／ＶＢと検知エリア
設定ボリウム（ＶＲ）にて設定された動作レベルＶＳと
を比較して減算回路（イ）出力１゜ｇＶＡ／’ＶＢ　　
が動作レベルＶＳ以下のときＨレベルを出力する比較回
路（ハ）と、投光素子（ロ）からの光ビーム（Ｐ）の投
光タイ三ンジ（発振回路ＱＯから出力される同期信Ｊｉ
ｊ）に同期して比較回路（ハ）出力をサンプリンタする
ことにより、被検知物体（Ｘ）が検知エリア（ＤＥ）内
に存在するかどうかを確実に判別するようにした信号処
理回路（ハ）とで形成され、信号処理回路に）出力にて
負荷制御用のリレー、負荷制御用の半導体スイッチ素子
などよりなる出力回路（６）を制御するようになってい
る。なお、受光回路（２１ａ　）（２１ｂ　）ｔまＪＳ
Ｓスス信号のみを通し直流光信号をカットしたり、特定
の周波数のみを通すバンドパスフィルタ回路を含むもの
である。、 （実施例上の動作） いま、被検知物体（Ｘ）が第９図（ａ）　Ｋ示すように
反射型光電スイッチ（Ｙ）から距離１ａ、ｌｂ、ｌｃの
位置ａ、ｂ、ｃに存在する場合において、集光面内に配
設された受光素子（２０ａ）　（２０ｂ）に対する集光
スポット（Ｓ）の位置は第９図（ｂ）のようになり、被
検知物体（Ｘ）が光ビーム（Ｐ）の投光方向に移動する
と、受光素子（２０ａ）　（２０ｂ）　Ｋ入射する光量
の比率が変化することになり、受光素子（２０ａ）　（
２０ｂ）の出力電流Ｉ　Ａ　＋　Ｉ　Ｂは集光スポット
（Ｓ）の位置に対応した位置信号となる。判別制御手段
（５）では、受光回路（２１ａ）（２１ｂ）にてこの出
力電流ＩＡＩＩＢに比例した電圧ｖＡ＋ＶＢを形成し、
対数増巾回路（２２ａ）　（２２ｂ）にて対数増巾した
電圧ｌＯｇｖＡ、ｌｏｇＶＢを減算回路−にて減算する
ことにより減算回路＠から受光素子（２０ａ）（２０ｂ
）に入射する光量の比率の対数値ｌｏｇＶＡ／ＶＢが出
力されることになる。この減算回路（ト）出力１０ｇｖ
Ａ／／′ＶＢは被検知物体（Ｘ）の移動に応じて変化し
、反射型光電スイッチ（Ｙ）から被検知物体（Ｘ）まで
の距離ｌに対する減算回路り出力Ｉ　ｏ　ｇＶＡ／Ｖｎ
は第１０図に示すようになる。したがって、比較回路（
財）の検知エリア設定ボリウム（ＶＲ）にて動作レベル
（Ｖｓ）を適当に設定することにより、正確な検知エリ
ア（ＤＥ）が容易ＶＣ設定でき、減算回路に）出力］ｏ
ｇＶＡ／ＶＢが動作レベル以下となったとき比較回路（
ハ）出方かＨレベルとなり、信号処理回路（ハ）を介し
て出力回路（６）が作動される。この場合、判別制御手
段（５）は、受光素子（２０ａ）　（２０ｂ）出力のレ
ベル比を演算し、そのレベル比が予め設定された動作レ
ベルＶｓのとき出力回路（６）を作動させるようになっ
ており、被検知物体（Ｘ）による反射光（Ｒ）のレベル
と関係なく検知エリア（ＤＥ）が設定されるようになっ
ているので、検知エリア（ＤＥ）の後方に存在する光反
射率の大きい物体による誤動作が防止できるとともに、
被検知物体（Ｘ）の光反射率に関係なく検知エリア（Ｄ
Ｅ）を設定でき、さらに投、受光用光学系Ｑ３（３）の
汚れの影響を受けることがない。

（実施例２） 第１１図乃至第１５図は他の実施例を示すもので、受光
用光学系の集光面内に配設された半導体装置検出素子（
以下ＰＳＤと略する）に）にて位置検出手段（４）を構
成したものであり、ＰＳＤ（至）は平板状シリコンＧ３
υの表面ＫＰ層（凸１ａ）、裏面にＮ層（凸１ｂ）、中
間に１層（凸１ｃ）を形成したものであり、集光スポッ
ト（Ｓ）の位置に対応した出力電流ＩＡ。

）Ｂが出力されるようになっている。第１２図はＰＳＤ
ｇＪの等価回路を示すもので、図中Φｉ）は電流源、（
Ｄｏ）は理想的タイオード、（Ｃｏ）は接合容量、（Ｒ
ｐ）は並列抵抗、（Ｒｔ　）は電極間抵抗である。なお
、判別制御手段（５）の構成は前記実施例１と全く同一
である。

（実施例２の動作） いま、被検知物体（Ｘ）か第１４図（ａ）に示すような
位置ａ、ｂ、ｃに存在する場合において、ＰｓＤ（７）
上の集光スポット（Ｓ）は第１５図（６）のようになシ
、ＰＳＤ＠の出力電流Ｉ　Ａ　Ｉ　Ｉ　Ｂは位置ａでは
ＩＡ＜ＩＢ、位置すでけｉＡ　：　Ｉｎ　、位置Ｃでは
ＩＡ　＞　ＩＢとなり、出力電流ＩＡ、　ＩＢの比率は
集光スポット（Ｓ）の位首すなわち被検知物体（Ｘ）の
位置に応じて変化する。したがって、前記実施例と同様
にして、判別制御手段（５）において、ＰＳＤ（７）か
ら出力される集光スポット（Ｓ）の位置に応じた位置信
号に基いて被検なっている。

（実施例凸） 第１６図はさらに他の実施例を示すもので、前記実施例
２の判別制御手段（５）Ｋおける対数増巾回路（２２ａ
）　（２２ｂ）および減算回路＠よりなるレベル比演算
回路に代えて加算回路Ｏｅ１減算回路（ト）お対型光電
スイッチ（Ｙ）から被検知物体（Ｘ）までの距離ｌに応
じて変化するので、比較回路（財）の検知エリア設定ボ
リウム（ＶＲ）Ｋて検知エリア（ＤＥ）が設定できるこ
とになる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように被検知物体に対して光ビームを投
光する投光手段と、投光手段から所定間隔をもって配設
され光軸が光ビームと交叉し被検知物体による光ビーム
の反射光を集光する受光用光学系と、受光用光学系の集
光面に配設され集光スポットの位置に対応した位置信号
を出力する位置検出手段と、位ｉｆｆ検出手段出力に基
いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在するかどう
かを判別して出力回路を制御する判別制御手段とを具備
したものであり、投、受光手段を被検知物体に対して三
角測微的に配置し、受光用光学系の集光面に配設された
位置検出手段にて集光スポットの位置に対応した位置信
号に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在する
かどうかを判別しているので、検知エリアの後方に光反
射率の大きい物体が存在しても誤動作が起きることがな
く、また、被検知物体の光反射率に関係なく検知エリア
を設定でき、しかも検知エリアの微調整を検知エリア設
定ボリウムなどにより電気的に行なうことができ、検知
エリアを正確に設定する場合における設定作業が容易に
なるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔま従来例の構成を示す図、第２図および第３図
は同りの動作説明図、第４図は他の従来例の構成を示す
図、第５図および第６図は同上の動作説明図、第７図を
士本発明−実施例の構成を示す図、第８図は同上のブロ
ック回路図、第９図および第１０図は同上の動作説明図
、第１１図は他の実施例に用いるＰＳＤの断面図、第１
２図を士ｐｓＤの等価回路、第１３図は同上のブロック
回路図、第１４図および第１５図は同上の動作説明図、
第１６図はさらに他の実施例のブロック回路図である。 （１）は投光手段、（２）ｔま受光手段、（３）は受光
用光学系、（４）は位置検出手段、（５）は判別制御手
段、（６）は出力回路、（２０ａ）　（２０ｂ）は受光
素子である。 代理人　弁理士　　石　１）長　七 第１　図 箪３図 Ｎ６図 第７図 特許庁長官殿 １．事件の表示 反射型光電スイッチ 郵便番号　　５３０ 自　　　　　発 ６、補正により増加する発明の数 なし 訂　　　　正　　　　書 １、本願明細書の特許請求の範囲を以下のように訂正致
します。 ［（１）被検知物体に対して光ビームを投光する投光手
段と、投光手段から所定間隔をもって配設され被検知物
体による光ビームの反射光を集光する受光用光学系と、
受光用光学系の集光面に配設され集光スボ・ントの位置
に対応した位置信号を出力する位置検出手段と、位置検
出手段出力に基いて被検知物体が所定の検知エリア内に
存在するかどうかを判別して出力回路を制御する判別制
御手段とを具備して成る反射型光電スイッチ。 ットが移動する方向笠連設された２個の受光素子にて位
−置一検出手段を構成し、両受光業子出力のレベル比を
演算して該レベル比が予め設定された動作レベルのとき
出力回路を作動させるように判別制御手段を構成したこ
とを特徴とする特許請求ｑ範囲第１項記載の反射型光電
スイッチ。」２、同上第６頁１０行目の「凸レンズ」の
次に「あるいは各種レンズを組合せた集光レンズ」を挿
入致します。 ３、　同上第８頁９行目の全文を削除し、以下の文を挿
入致します。 ［体囚と、投光用光学系（１萄および受光用光学系（３
）のレンズ中心を結ぶ線との距離ｌが変化すると、受光
」 ４、　同上同頁２０行目の「移動に」を「までの距離ｌ
に」と訂正致します。 ６、同上第１２頁凸行目の「光軸が光ビームと交叉り、
　Ｊを削除致します。 ７、同上第７貞６行目および第８頁１６行目の「１Ｃｇ
ＡＪを［ｌｎＡ　Ｊと訂正致します。 ８、　同上第７頁６行目乃至７行°目および第８頁１６
行目のｒｌｏｇＡＪを「ｆｎＡＪと訂正致します。 ９、　同上第７頁第７行目乃至８行目、９行目乃至１０
行目、第８頁１８行目、１９行目乃至２０行目、％９頁
２行目オＪヒｅ行［Ｄｒ　ｉｏｇＶＡ／ｖＢＪを「１ｎ
ＶＡ／ｖＢ」と訂正致します。 １０、本願添付図中第８図、第１０図、＄１３図および
第１Ｃ図を別紙のように訂正致します。 代理人　弁理士　　石　１）長　七

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検知物体に対して光ビームを投光する投光手段
   と、投光手段から所定間隔をもって配設され光軸が光ビ
   ームと交叉し被検知物体による光ビームの反射光を集光
   する受光用光学系と、受光用光学系の集光面に配設され
   集光スポットの位置に対応した位置信号を出力する位置
   検出手段と、位置検出手段出力に基いて被検知物体が所
   定の検知エリア内に存在するかどうかを判別して出力回
   路を制御する判別制御手段とを具備してなる反射型光電
   スイッチ。
2. （２）受光用光学系の集光面内に配設され被検知物体か
   光ビームの投光方向に移動した場合における集光スポッ
   トの移動方向に連設された２個の受光素子にて位置検出
   手段を構成し、両受光素子出力のレベル比を演算して該
   レベル比が予め設定された動作レベルのとき出力回路を
   作動させるように判別制御手段を構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の反射型光電スイ・ソチ
   。