JPS61270687A - 光電センサ - Google Patents

光電センサ

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JPS61270687A
JPS61270687A JP11245685A JP11245685A JPS61270687A JP S61270687 A JPS61270687 A JP S61270687A JP 11245685 A JP11245685 A JP 11245685A JP 11245685 A JP11245685 A JP 11245685A JP S61270687 A JPS61270687 A JP S61270687A
Authority
JP
Japan
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light
light receiving
distance
photodetection
photoelectric sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP11245685A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Onchi
恩地 紀夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
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Publication of JPS61270687A publication Critical patent/JPS61270687A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

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】 〔発明の分野〕 本発明は光学的に検出対象までの距離を正確に測定する
ことができる距離測定用の光電センサに関するものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明による光電センサは、投光部より物体までの距離
を測定すべき空間に平行光を照射すると共に、投光部よ
り離れた位置に物体からの反射光を受光する一次元のイ
メージセンサを持ち、その反射位置によって物体までの
距離を測定すると共に反射光の大きさに基づいて物体が
光軸を全て覆っているかどうかを識別することによって
距離測定の精度を向上させるようにしたものである。
〔従来技術とその問題点〕
従来物体までの距離を検出する装置としては、例えば第
2図に示すように三角法による光電センサが用いられて
いる。この装置では発光ダイオード等の発光素子1の光
を集光レンズ2,3を用いて平行な光ビーム4として距
離を検出すべき方向に照射しており、レンズ3から所定
距離隔てて反射光を受光する集光レンズ5と集光レンズ
5の後方に光の照射位置に基づいて両端に異なった電流
出力をり、える位置検出素子(PSDiポジションセン
シティブディハイス)6が設けられる。そして検知対象
物7がレンズ3の前面から所定距離隔てた位置でこの光
ビーノ、4を遮断した場合には、反射光の一部が集光レ
ンズ5によって集光され位置検出素子6に照射される。
従ってレンズ3から検知対象物7までの距離によって位
置検出素子6」−に照射される反射光の位置が変化する
。位置検出素子6は光が照射される位置に応じて2つの
電極に流れる電流比が変化するため、この電流比に基づ
いて検出対象物7までの距離を測定することができる。
しかしながらこのような従来の距離測定用の光電センサ
では、検知対象物7が光ヒーム4の全てを覆わすその一
部にかかっている場合には、第7図(al、 fb)に
示すようにその一部のみが反射されることとなり、検知
対象物7が光ビーム4中に完全に入る場合に比べ位置検
出素子6J−の照!=j位置が変化する。第7図FC+
はこの場合の位置検出素子6に照射される反射光量レヘ
ルを示すものであって、実線は検知対象物が光ビーム4
の一部を覆っている場合、破線はその全てを覆っている
場合の光量である。このような光量の反射光が与えられ
ることにより位置検出素子6に照射された反射光の中心
位置に物体が存在するものと判断されるため、第7図f
atに示すように真の距離りとの間にΔLの誤差が生じ
ることとなる。この誤差は集光レンズ3より照射される
光ビーム4のスポット径が大きくなればなるほど又検出
距離りが長くなればなるほど人きくなり、又検知対象物
7が第7図(alの光軸の右側より入射するときは実際
の距離より短いように、光軸の右側に通り抜けるときに
長いように誤って検出されることとなる。従って従来の
光電センサでは検出物体までの距離を高い精度で測定す
ることができないという問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような従来の光電センサの問題点に鑑みて
なされたものであって、検出対象が光ビーム中に完全に
入らず一部分のみが入り、その一部の反射光が受光され
る場合に誤った位置検出を行うことなく、正確に物体ま
での距離を検出することができる光電センサを提供する
ことを目的とする。
〔発明の構成と効果〕
本発明は平行な光ビームを検出領域に向かって照射する
投光部と、前記投光部の光軸より一定角度を持って交叉
するように配置され物体からの反射光を受光する一次元
の受光部を有し、受光位置に基づいて物体までの距離を
検出する光電センサであって、一次元の受光部は物体か
らの反射光幅を受光する受光素子であり、光電センサか
ら検出対象までの距離に基づいて物体が光ビームの全面
を覆うときに受光素子に与えられる反射光の受光幅を記
憶する記憶手段と、受光素子の受光位置に対する記憶手
段の受光範囲とを比較判別する判別手段と、を有し、受
光位置に対応する受光幅か所定範囲にあるときに受光位
置に基づいて物体までの距離を出力することを特徴とす
るものである。
このような特徴を有する本発明によれば、受光した範囲
と受光位置を測定することができるイメージセンサを用
いて物体までの距離を測定すると共に、物体までの位置
に応じて推定される反射光の受光範囲に基ついて受光幅
が所定値に達したときから物体までの距離を検出するよ
うにしたものである。こうずれば検出物体の一部が光ヒ
一1、に入りその端部からの反射光のめが受光されてい
る場合には、物体までの距離出力は外部に出力さねス己
)。そして検出物体が光ビームの全面を覆いその反射光
が受光素子に与えられたときに距離検知出力を出すので
、IIE確に物体までの距^14を検出することかり能
となる。
〔実施例の説明〕
(実施例の構成) 第1図11本発明による光電センサの−・実施例を示す
ゾロツク図である。本発明では光学系は前述した第2図
と同様のものを用いるが、光学センサとしては受光範囲
を検知することができる一次元イメーシセンサ、例えば
CCf)素子を用いる。第1]ネロJ受光センザとして
1o24ピツトのCCDを用いた実施例の一例を示ずブ
Iコック図である。本図において発振回路10ば発光素
子である発光ダイオードをパルス駆動するためのクロッ
ク発振器であり、そのクロック出力は電流増幅回路1】
を介して発光ダイオード12に加えられる。又クロック
信号は同時にCCD駆動回路13及びカウンタ17に与
えられる。CCD駆動回路13は発振回路10のクロッ
ク信号に基づいてCCD14にクロック信号を与えて連
続的に駆動するものである。
CCI)14ば第2図に示されるように集光レンズ5の
ほぼ焦点位置に配置されている。そしてCCD14の出
力は増幅回路15に与えられ、所定レベルに増幅されて
比較回路16に加えられる。比較回路16はCCD14
の出力を所定レベルで弁別することによって二値信号に
変換するものであり、その出力をカウンタ17に与える
。カウンタ17には発振回路10のクロック信号が与え
られており、CCD14が駆動された後比較回路16か
ら出力が与えられるまでの時間及び比較回路16により
検出された反射物体の受光範囲を計数してその計数出力
を判別回路18に与える。判別回路18には光電センサ
の測定範囲に対応した反射光の受光幅に基づいて検知対
象物7が光ビーム4を覆っているときに距離信号を出力
するものである。第3図は検知対象物が光ビーム4の全
面を覆うときにその距離に応じてCOD]4に得られる
反射光幅の変化を示す図である。本図に示すように検知
対象物7の位置し1〜■73によってCCD14に得ら
れる反射光の受光中心位置7!1〜7!3が変化し、そ
れに応じて受光範囲d〜鱈が狭くなっている。従って本
発明では受光中心pに対応した受光幅Wを記憶手段に記
憶させおく。メモリー9は受光中心に対応した受光幅の
標準ビット数が記憶されている。この標準ビット数は第
4図に示ずようにほぼ反比例の関係となり、受光中心が
基点に近ければ受光幅が太き(基点Aより遠ければ検出
距離が遠く受光幅も小さくなるような値が連続的に記t
#されているものとする。
(実施例の動作) 次に波形図を参照しつつ本発明の光電センサの動作につ
いて説明する。検知対象物7が集光レンズ3から所定距
離を隔てた位置にありその先端が投光ビーム4のスポッ
ト径中に入った場合には、反射光が前述した従来例と同
様に集光レンズ5によって集光され、イメージセンサで
あるCCD 14に与えられる。CGD I 4はCC
D駆動回路13によって駆動されており、1024個の
クロックを1周期として連続してその反射光レー・ルが
読出され、増幅回路15によって増幅され゛C比較回路
16に与えられる。このとき第7図ta+に示すように
検知対象物7が光ビーム4の一部だけを覆っている場合
には、増幅回路15の出力は例えば第5図(alに示す
ように徐々に増加し、所定の位置で急激に低下するよう
な出力が得られることとなる。そしてこの出力を比較回
路16によって所定レベルで弁別するごとによって第5
図(blに示すような波形が得られる。カウンタ17は
掃引開始のA点から比較回路16より出力が得られるま
での発振回路IOのクロック数01と比較回路16を介
して与えられるクロック数02を計数し、夫々の出力を
判別回路18に与える。判別回路18はCCD14内の
受光位置に対応するクロック数01十%O C2に基ついてメモリ19より受光幅Wのデータを続出
し、その位置で検出物体が投光スボソ1の全面Gこ入っ
て反射した場合の受光幅がカウンタ17により計数され
たクロック数02にほぼ等しいかと・うかを判断する。
第5図fat、 (blの場合には検知対象物7の先端
が光ビーム4のスポットに入った直後であるため、その
位置により想定される距離に比べて受光幅のクロック数
C2が少なく、狭ずぎると判断されることとなる。従っ
てこの場合には検出物体までの距離は判別せず外部に出
力されない。
そして検知対象物7が更に右方に移動し光ビーム4のス
ボソI□の全面を覆う位置に達した場合には、CCD1
4に与えられる反射光幅は広くなり、(:、 CD 1
4から増幅回路15を介して得られる出力波形は例えば
第6図falに示すものとなる。この出力は同様にして
比較回路16により二値信号に弁別されてカウンタ17
に加えられる。ここで検鈷け・1象物7の移動方向が光
ビーム4に対して垂直である場合には、その位置を示す
クロック数C1」%03は第5図の場合とほぼ同一の数
値となるが、受光幅は第6図(blに示ず、Lうにクロ
・2り数C2より長<C3となる。これらの計数出力C
1゜C3が同様にして判別回路18に与えられ、判別回
路18は受光中心である検出距^1tに対応して検知対
象物7が光ビーム4の全径を覆っているかどうかを受光
幅03より判別する。この場合には受光幅のクロック数
03は標準の受光幅とほぼ同一であるので、計数値CI
+V2C3より物体までの距離を算出して外部に出力す
る。判別回路18はC1,C3の出力をそのまま外部に
出力するようにしてもよいが、計数値に対応した距離情
報を出力するように構成することも可能である。
尚本実施例は一次元の受光センサとしてCCDを用いた
が、受光範囲を検知することができるセンサであればよ
く、例えばMOS型のイメージセンサやフォトダイオー
ドアレーを用いることも可能である。又発光素子として
は発光ダイオードの代わりに半導体レーザ等の種々の発
光素子を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光電センサの一実施例を示すブロ
ック図、第2図は光電センサの光学系部分の配置を示す
構成図、第3図は検知対象物までの距離に対する受光位
置と受光幅の大きさを示す概念図、第4図は受光中心と
受光幅との関係を示すグラフ、第5図及び第6図は本実
施例の光電センサの各部の波形を示す波形図、第7図(
al、 (blば従来の光電センサ゛において検知対象
物の一部が光ビームに入っている状態を示す図、第7図
tc+はそのときの反射光の受光状態を示す図である。 1  発光素子  2,3.5 −一−−集光しンス4
  光ビーム  7−一−−検知対象物  10−−発
振回路  12  発光ダイオ−1=’   13CC
D駆動回路  14−−−−CCD  161L較回路
  ]7− カウンタ  18判別回路  19−−−
−−メモリ 特許出馴人   立石電機株式会社 代理人 弁理士 岡本官喜(他1名) 第7図 (A7

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)平行な光ビームを検出領域に向かって照射する投
    光部と、前記投光部の光軸より一定角度を持って交叉す
    るように配置され物体からの反射光を受光する一次元の
    受光部を有し、受光位置に基づいて物体までの距離を検
    出する光電センサであって、 前記一次元の受光部は物体からの反射光幅を受光する受
    光素子であり、 光電センサから検出対象までの距離に基づいて物体が光
    ビームの全面を覆うときに前記受光素子に与えられる反
    射光の受光幅を記憶する記憶手段と、 前記受光素子の受光位置に対する前記記憶手段の受光範
    囲とを比較判別する判別手段と、を有し、受光位置に対
    応する受光幅が所定範囲にあるときに受光位置に基づい
    て物体までの距離を出力することを特徴とする光電セン
    サ。
  2. (2)前記投光部の発光素子は発光ダイオードであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電センサ
  3. (3)前記投光部の発光素子は半導体レーザであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電センサ。
  4. (4)前記受光部の受光素子はCCDであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光電センサ。
  5. (5)前記受光部の受光素子はMOSイメージセンサで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電
    センサ。
  6. (6)前記受光部の受光素子はフォトダイオードアレー
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
    電センサ。
JP11245685A 1985-05-24 1985-05-24 光電センサ Pending JPS61270687A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145158A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Keyence Corp 光学式変位センサ及び光学式変位計

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145158A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Keyence Corp 光学式変位センサ及び光学式変位計

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