JPS6227689A - 距離設定用光電スイツチ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光ビームを測定対象物に投射し、その反射光
により測定対象物との距離を測定し、この測定値が設定
されたしきい値を越えた場合に、検出信号を出力する距
離設定用光電スイッチに関する。

（従来の技術〕 従来における距離設定用光電スイッチとしては次のよう
なものが用いられている。第５図に示すように、投光素
子１および投光レンズ２によって測定対象物３に光点を
形成し、この光点を受光レンズ４を用いて受光素子５上
に受光点として結像させる。この受光点は、測定対象物
３が同図において位置を変えａ→ｂ→Ｃと移動すると、
それに応じて受光素子５上をａ”　−ｅｌ）’　−６Ｃ
’　と移動する。すなわち、測定対象物３との距離は受
光量の変化によるのではなく、受光素子５上の受光点の
位置を知ることにより明らかになる。

この受光素子５には、−次元の位置検出素子であるＰ　
Ｓ　Ｄ　（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）が一般によく使用される。そして、２種類
の出力電流ｉ＋、ｉｔがこの受光素子５から出力され、
これらは各々減算器９および加算器１０に入力され、（
ｖ＋ｖｚ）、　　（ｖ＋”ｖｚ）出力に変換される。こ
の後に割算器１１により　（ｖ＋　　　Ｖｚ　）／　（
ｖ＋　　＋Ｖ２）出力に変換されることによって、受光
量に関係なく測定対象物３との距離に応じた電圧値を得
ることができる。

この割算器１１の出力電圧と測定対象物３との距離の関
係は、第６図に示すような比例関係となる。

測定対象物３との距離ａ、ｂ、ｃは、割算器１１の出力
ａ”、ｂ”、Ｃ”に対応して求められる。したがって、
この割算器１１の後に比較器１２（第５図参照）を設け
ることによって、ある設定距離Ｘより測定対象物３が近
いか、あるいは遠いかの判別が可能である。すなわち、
同図において、しきい値設定回路１３（第５図参照）に
よりしきい値ｙを設定すれば、設定距離Ｘを基準にして
測定対象物３の遠近を判別でき、さらにこの場合に、遠
近のいずれかあるいはいずれにも新たなしきい値を設定
することにより、接近し過ぎた場合および離反し過ぎた
場合に検出信号が出力される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、割算器１１を使用した場合の従来の距離設定
用の光電スイッチにおいて、次に述べるような問題点が
あった。割算器１１は、温度特性が悪い、ダイナミック
レンジが狭い、応答速度が遅い、並びに直線性が悪い等
のさまざまな欠点がある。

したがって、割算器１１の使用は距離測定精度に多大な
、影響を与え、割算器１１で得られる精度以上の測定精
度を距離設定用の光電スイッチ全体として得ることがで
きないという問題点があった。

この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、割
算器を使用せずに測定対象物との距離を測定でき、この
測定値が設定されたしきい値を越えた場合に検出信号を
出力する距離設定用光電スイッチを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための具体的手段は、測定対象物
に光ビームを投射し、この反射光を結像手段により受光
素子上に結像し、この受光素子の出力によって測定対象
物との距離を測定し、この測定値が設定されたしきい値
を越えた場合に検出信号を出力する距離設定用光電スイ
ッチにおいて、前記受光素子の一方の出力を増幅する非
反転増幅回路と、前記受光素子の他方の出力を増幅する
反転増幅回路と、前記非反転増幅回路と前記反転増幅回
路間に接続された可変抵抗と、この可変抵抗に入力端子
が接続され検出信号を出力する比較回路を具備するよう
にしたことである。

〔作　　用〕

この発明は前述のような手段を採ったので、可変抵抗の
摺動子を摺動することにより基準位置を設定し、測定対
象物が変位を行い、前記基準位置から接近あるいは離反
した場合に検出信号が出力される。

〔実　施　例〕

この発明にかかる距離設定用光電スイッチを以下詳細に
説明する。なお、従来技術と同一部分は同一記号を付し
ている。第２図に示すように、投光素子１から発光され
る光ビームが、投光レンズ２によって測定対象物３上に
投射され光点を形成する。この光点を受光レンズ４を用
いて、受光素子５上に受光点として結像させる。この受
光点は、測定対象物が同図においてａ−＊　ｌ）　−＋
　（と移動すると、それに応じてａ°→ｂ゛→Ｃ°　と
移動する。

この受光素子５にはＰＳＤを用いている。

第１図に示すように、測定対象物３がａの位置にある場
合（第２図参照）に、その受光点ａ°は、図においてＰ
ＳＤ５の下側部位に位置する。前述したように、測定対
象物３が前記位置からｂを経てＣへと移動すると、それ
に応じて受光点はＰＳＤ５上をａ°→ｂ’−ｂｃ’　　
と同図において上方向に移動する。

この場合において、測定対象物３がａの位置にある際に
、ＰＳＤ５から出力される電流ｉ、、ｉｚ　　（ｉ＋　
はＰＳＤ５の図、において上端部から出力される電流、
１２は下端部から出力される電流）は、ＰＳＤ５の図に
おいて下端部から受光点ａ゛までの距離を１１、上端部
から受光点ａ゛までの距離を１□とすると、 １１　　：　ｉｚ　＝１１　　：　ｌｚの関係になる。

このＰＳＤ５の出力電流１．は、非反転増幅回路Ａ、で
増幅されるとともに電圧ｖ１に変換される。一方、ＰＳ
Ｄ５の出力電流１２は、反転増幅回路Ａ２で増幅される
とともに反転され、電圧−ｖ２に変換される。非反転増
幅回路Ａ１と反転増幅回路Ａ２間には、可変抵抗ＶＲが
接続されている。この可変抵抗ＶＲの摺動子６は、比較
回路７の負の入力端子に接続されている。比較回路７の
正端子は接地されている。

次に、このような回路構成の距離設定用光電スイッチの
動作について説明する。前述したように、ＰＳＤＳ上の
受光点とＰＳＤ５の出力電流の関係は、 ｉ、：　ｉｚ　＝１１　　：　１２ である。したがって、可変抵抗ＶＲの両端に印加される
電圧ｖ、、−ｖ２とＰＳＤＳ上の受光点の関係は、 Ｖ＋　　：ｖｇ　＝１１　　：　１２ となる。また、これらの電圧■Ｉ＋　　　ｖｚと前記距
離１．の関係は、第３図に示すように右上がりの直線に
なる。それゆえ、可変抵抗ＶＲ上の位置とこの距離１１
の関係において、ゼロ電位を示す直線８は第４図に示す
ように右下がりになる。

以上のことより、可変抵抗ＶＲ上のゼロ電位点は、第１
図に示すように、可変抵抗ＶＲの非反転増幅回路Ａ１側
の端部から摺動子６までの抵抗値をＲＩ、可変抵抗ＶＲ
の反転増幅回路Ａ２側の端部から摺動子６までの抵抗値
をＲ２とすると、Ｒ１：Ｒ２＝１．：　Ｉ□ となる位置に存在する。それゆえ、摺動子６を摺動する
ことにより、Ｒ＋　／　Ｒｚが１＋／ｌｚに対し大から
小にあるいは小から大に変わる時点で、比較回路７の両
人力は合致し検出信号を出力する。

したがって、Ｒ１／Ｒ２＝１１　／ｌｚとなるように摺
動子６の位置を選定することにより、測定対象物３がａ
の位置（第１図参照）を基準として、この位置ａから離
反あるいは接近した際に検出信号が出力される。測定対
象物３の他の位置を基準として検出信号を出力させる場
合には、摺動子６を摺動させて、前記位置に来た時に比
較回路７の負の入力がゼロ■になるように選定してやれ
ば良い。

この実施例においては、摺動子６を比較回路７の負の入
力端子に接続したが、正端子に接続しても良い。さすれ
ば、この切り換えにより、接近した場合および離反した
場合のいずれにおいても、検出信号を出力するようにで
きる。すなわち、この実施例のように比較回路７の負の
入力端子に摺動子６を接続すると、測定対象物３が基準
位置であるａの位置から離反した場合に検出信号が出力
されるように設定しておくと、逆に接続すればａの位置
から接近した場合に検出信号が出力される。

また、この実施例においては、非反転増幅回路ＡＨ，反
転増幅回路Ａｚ＋　可変抵抗ＶＲおよび比較回路７の組
合わせを１組のみ設置したが、２組以上設置しても良い
。このようにすれば、比較回路７の入力の正負の切り換
えをせずに、基準位置から接近した場合および離反した
場合のいずれにおいても検出信号を出力することが可能
となり、あるいは、基準位置を複数個設定でき、極め細
かな検出が可能となる。

さらに、この実施例においては、受光素子５にＰＳＤを
用いたが別にこれに限定されるものではなく、例えば２
分割フォトダイオードを代わりに用いても同様の効果が
得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明は、距離設定
用光電スイッチを割算器を使用することなく構成したの
で、測定対象物の変位により基準位置から接近あるいは
離反した測定対象物の状態を、距離設定用光電スイッチ
の温度特性および直線性を損なうことなく、また広いダ
イナミックレンジで、かつ応答速度も速く検出できる。

しかも、回路構成が簡単なので部品点数が少なく、それ
ゆえ、製造工程が簡素化でき低価格であるという効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる距離設定用光電スイッチの簡
略化した回路図、第２図はこの光電スイッチの原理説明
図、第３図はこの光電スイッチの受光素子上の受光点と
可変抵抗に印加される電圧の相関図、第４図は前記受光
素子上の受光点と可変抵抗上の位置の相関図、第５図は
従来の距離設定用光電スイッチのブロック図、第６図は
この光電スイッチの測定対象物との距離と割算器出力の
相関図である。 １・・・投光素子　２・・・投光レンズ　３・・・測定
対象物　４・・・受光レンズ　５・・・受光素子　６・
・・摺動子７・・・比較回路　Ａ１・・・非反転増幅回
路　Ａ２・・・反転増幅回路　ＶＲ・・・可変抵抗 特許出願人　　リード電機株式会社 第３図 ［１ 第４図 第５図 ｉＱ　　　　　　　　ＩＪ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象物に光ビームを投射し、この反射光を結
   像手段により受光素子上に結像し、この受光素子の出力
   によって測定対象物との距離を測定し、この測定値が設
   定されたしきい値を越えた場合に検出信号を出力する距
   離設定用光電スイッチにおいて、 前記受光素子の一方の出力を増幅する非反転増幅回路と
   、 前記受光素子の他方の出力を増幅する反転増幅回路と、 前記非反転増幅回路と前記反転増幅回路間に接続された
   可変抵抗と、 この可変抵抗に入力端子が接続され検出信号を出力する
   比較回路を有することを特徴とする距離設定用光電スイ
   ッチ。
2. （２）受光素子が一次元の位置検出素子である特許請求
   の範囲第１項記載の距離設定用光電スイッチ。