JPS6344117A

JPS6344117A - 変位スイツチ

Info

Publication number: JPS6344117A
Application number: JP18684686A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ida; 井田　芳明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1988-02-25

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、光ビームが照射された被測定物体からの反
射光を用いて被測定物体の距離又は変位を検知する変位
スイッチに関し、特に構成を簡略化してコストダウンを
実現した変位スイッチに関するものである。

［従来の技術］第３図は、例えば特公昭５６−１０５６１号公報及び特
公昭５９−７６２号公報に記載された、従来の変位スイ
ッチを示すブロック図であり、図において、（１）は光
源駆動回路である。（２）は光源駆動回路〈１）により
パルス駆動される光源であり、レーザダイオード又は発
光ダイオード等からなっている。（３）は光源（２）か
ら放射される光ビームＬを細い照射光ビームＬ１にする
投光レンズである。（４）は照射光ビームＬ１が照射さ
れる被測定物体であり、照射光ビームＬｌの照射方向と
一致する矢印Ａ又はＢ方向に一次元位置が変位するよう
になっている。

＜５）は被測定物体（４）からの反射光（散乱光）Ｌ２
を収束する集光レンズ、（６）は集光レンズ（５）を介
した反射光Ｌ３が照射される位置検出素子、（７）及び
（８）は位置検出素子（６）から出力される２つの電気
信号即ち電流信号ｉＩ、１２をそれぞれ電圧信号Ｖ、、
Ｖ２に変換するＴＶ変換器であり、これらは光源駆動回
路（１）、光源（２）及び投光レンズく３）と共に検出
ヘッド部Ｈを構成している。

（９）　及Ｕ　（１０Ｈ，ｔ　ｒＶ変換器（７）、（８
）から出力される電圧信号ｖ１、ｖ２を増幅する増幅器
、〈１１）は増幅された電圧信号ｖ１及びｖ２の和を演
算して加算電圧Ｖａとして出力する加算回路、（１２）
は増幅された電圧信号■、及びＶ、の差を演算して減Ｗ
、電圧Ｖｄとして出力する減算回路、（１３）は減算回
路（１２）及び加算回路（１１）の各電圧Ｖｄ及びＶａ
の電圧比Ｒを求める除算器、（１４）は電圧比Ｒを変位
信号として出力する出力端子であり、これらは処理部Ｍ
を構成している。

次に、第３図に示した従来の変位スイッチの動作につい
て説明する。まず、光源（２）から放射された光ビーム
しは、投光レンズ（３）を介して細い照射光ビームＬ１
となって被測定物体（４）に照射される。

一般に、被測定物体（４）の表面は鏡面ではないの°ζ
゛、照射光ビームＬ１は稲々の角度の反射光１，２とな
って散乱される。従って、照射光ビームＬ１の光軸とは
異なる方向から、被測定物体（４）上に明るい光のスポ
ット即ち光点が観測される。集光レンス（５）は、照射
光ビームＬ１とは異なる方向に散乱する反射光Ｌ２を受
け、位置検出素子（６）上に光点、′Ｊ像を形成する。

位置検出素子（６）は、受光面上に形成された光点の像
の位置に応じて、一対の光電流を電流信号１１．１２と
して出力する。この電流信号１１．１２は、ＩＶ変換器
（７）、（８）により各電流信号ｉ、、ｉ２の大きさに
比例した電圧したｖｌ、ｖ２に変換され、更に処理部Ｍ
に送られ、増幅器（９）、（１０）により増幅される。

増幅された電圧信号Ｖ３、ｖ２は、加算回路（１１）及
び減算回路（１２〉に入力され、電流信号１１．１□の
和（ｉｌ＋ｉｚ）及び差（ｉｔ　　；２）に比例した加
′ｎ電圧Ｖａ、減算電圧Ｖｄが得られる。更に、除算器
（１３）は各電圧Ｖｄ及ヒＶａノ電圧比Ｒ（＝Ｖｄ／Ｖ
ａ）を演算し、出力端子（１４）から出力する。この電
圧比Ｒは、Ｒ＝Ｖｄ／Ｖａ＝　（Ｖｌ　　Ｖｔ）／　（Ｖｌ　＋　Ｖｔ）−（ｉｔ
　　ｉ２＞／　（ｉｔ　＋　ｉｔ）となる、つまり、電
流信号１５．１２の差及び和の比となる。

この電圧比Ｒは、被測定物体（４）と検出ヘッド部Ｈと
の間の距離に比例しているので、所定の設定値と比較す
ることにより、被測定物体（４）が所定距離内に接近し
ているか、又は所定距離より遠ざかっているかを検知す
ることができる。従って、出力端子（１４）から出力さ
れる信号即ち電圧比Ｒは、被測定物体（４）の−次元位
置の変位測定用の制御信号として利用されている。

一般に、除算器（１３）は専用の割算回路ＩＣや演算増
幅器を用いて構成されているが、回路自体の割算精度は
１％程度であり、光源（２）の光量の低下、空気中のほ
こり、位置検出素子（６）の受光面の汚れ及び光検出感
度のバラツキなどで加算電圧Ｖａのｌノベルが低下する
と演算誤差が増大するうえ、問波数特性も悪い、しかし
、これらを改善した割算器を用いようとするとコストア
ップとなってしまう。

［発明が解決しようとする問題点コ従来の変位スイッチは以上のように、位置検出素子（６
）及び除算器（１３）を用いていたので、位置検出素子
（６）から出力される２つの電気信号をアナログ増幅し
且つ割算処理しなければならず、回路が複雑で高価にな
るという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、回路構成を簡単にして安価な変位スイッチを
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る変位スイッチは、被測定物体からの反射
光を受光し、その変位に応じた複数の電気信号を出力す
る多分割フォトダイオードと、これら複数の電気信号の
うち隣接する２つのフォトダイオードからの電気信号を
進択して出力する選択スイッチと、これら２つの電気信
号を比較して被測定物体の変位と検出するコンパレータ
とを備えたものである。

［作用］この発明においては、反射光の光点が、予め選択された
２つのフォトダイオードの分割点まで変位すると、コン
パレータの出力が反転して被測定物体が所定の位置まで
変位したことを検出する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、（１）〜
（５）は前述の従来装置と同様のものである。

（１５）は多分割フォトダイオードであり、反射光Ｌ３
の変位方向に沿って分割された複数のフォトダイオード
からなっている。又、隣接するフォトダイオードは、そ
れぞれ複数の分割点を介して順方向に接続されている。

（１６）は多分割フォトダイオード（１５）から出力さ
れる複数の電気（電流）信号のうち、隣接する２つのフ
ォトダイオードからの電流信号を選択して出力する選択
スイッチ、（１７）及び（１８）は２つの電流は号をそ
れぞれ電圧信号ｖ１、ｖ２に変換するＩＶ変喚１、（１
９）は電圧信号ｖ１、■２を比較するコンパレータ、（
２０）はコンパレータの出力端子であり、これらは検出
回路を構成している。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

まず、所望の変位検出位置に対応する分割点をはさむ隣
接する２つの多分割フォトダイオードを選択し、これら
２つの多分割フォトダイオードからの電流信号を出力す
るように選択スイッチ（１６）を設定する。

前述と同様に、被測定物体（４）に照射された光ビーム
Ｌ１は散乱されて反射光Ｌ２となり、更に集光レンズ（
５）により集光され、反射光Ｌ３となって再び検出ヘッ
ド部Ｈに入力される。

この反射光Ｌ３は多分割フォトダイオード（１５）に光
点となって照射され、この多分割フォトダイオード（１
５）を構成する複数のフォトダイオードは、反射光！、
３の光点の受光位置に対応した複数の電流信号を生成す
る。

これら電流信号のうち選択された２つの電流信号は、そ
れぞれＩＶ変換器（１７）、（１８〉を介して電圧信号
■１、■２となり、コンパレータ（１９）の入力端子に
印加されて比較される。

例えば、被測定物体（４）が検出ヘッド部Ｈに対して所
定距離以内に接近したことを検出する場合、選択スイッ
チ（１６）は、所定位置に対応する変位検出位置の分割
点Ｐにおける２つのフォトダイオードからの電流信号を
出力する。

ここで、被測定物体（４）かに変位して検出ヘッド部Ｈ
に接近したとすると、反射光Ｌ３の光点は分割点Ｐ方向
に変位する。そして、分割点Ｐを越えると、コンパレー
タ（１９）の出力が反転する。

このコンパレータ（１９）の出力の反転動作は、出力端
子（２０）から取り出され、被測定物本（４）が所定の
変位検出位置内にあるか、又は変位検出位置から逸脱し
たかを検知することができる。

尚、上記実施例では、選択スイッチ（１６）及びコンパ
レータ（１９）がそれぞれ１つの場合について説明した
が、検出回路内に同様の選択スイッチ及びコンパレータ
を複数組配置し、複数の出力端子から複数の変位位置を
検出するようにしてもよい。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、被測定物体からの反射
光を受光し、その変位に応じた複数の電気信号を出力す
る多分割フォトダイオードと、これら複数の電気信号の
うち、隣接する２つのフォトダイオードからの電気信号
を選択する選択スーイッづ−と、２つの電気信号に基づ
いて被測定物体の変（ｉｌを検出するコンパレータと３
備え、反射光が予め選択された分割点まで変位するとコ
ンパレータの出力が反転し、被測定物体が所定位置まで
変位したことを検出するようにしたので、安価で小形の
変位スイッチが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来の変位スイッチを示すブロック図である。（１）・・・光源駆動回路　　（２）・・・光源（４）
・・・被測定物体（１５）・・・多分割フォトダイオード（１７）、（１
８）・・・ＩＶ変換器　　（１９）・・・コンノ（レー
タＬ・・・光ビーム　　　　　Ｌ２、Ｌ３・・・反射光
Ｖｌ、Ｖ２・・・電圧信号（電気信号）Ｐ・・・選択さ
れた分割点尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。第１図どＨ４−ジ［＋１−１１定物・１ン１５に１５゛　　彩シテ劉）オドデイオード１６　　　　屋アスイッテ１７．１８　　：　　ＩＶ交搾１番１９　　　　コシｔゾＬ−夕し　　たビー４Ｌ２．Ｌ３　　：　　ＸＪ’ｒＫＶｌ、Ｖ２　：　　電圧信号Ｐ：ｉｌ　樗フーζ二；＝ν１ｔ７Ａ　ノ１１−ノ、１
ワ「、。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ビームを放射する光源と、この光源をパルス駆
動する光源駆動回路と、前記光ビームが照射された被測
定物体からの反射光を受光し、この反射光の変位に応じ
た複数の電気信号を出力する多分割フォトダイオードと
、前記複数の電気信号のうち隣接する２つのフォトダイ
オードからの電気信号を選択して出力する選択スイッチ
と、前記２つの電気信号を比較して前記被測定物体の変
位を検出するコンパレータとを備えた変位スイッチ。
（２）多分割フォトダイオードは反射光の変位方向に沿
つて分割されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の変位スイッチ。
（３）選択スイッチとコンパレータとの間に、２つの電
流信号を電圧信号に変換するＩＶ変換器を挿入したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の変
位スイッチ。