JPH01155203A - ホトインタラプタ - 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〕 不発明は、物体の傾きを精度良く検出するための反射型
ホトインタラプタに関するものである。

（従来の技術） 従来のレンズを使用しない傾き検出用の反射型ホトイン
タラプタにおいては、第２図（ａ）及び（ｂ）のそれぞ
れ平面図及び側面図に示されるように発光素子ｌと受光
素子２とを並べて配列し、発光素子ｌの表面から出た光
が物体に反射されて受光素子２に受信される。受光素子
２が複数に分割されているので、その各素子毎の受信し
た光の−ｔｔ−比較することによって、物体の傾きを知
ることができる。

また、レンズを使用するタイプのものにおいては、第２
因（ｅ）及び（ｄ）のそれぞれ平面図及び側面図に示さ
れるように、面発光源である発光素子ｌと受光素子２と
を同一面上に並べて配列し、発光素子ｌから出て物体に
反射した光を、レンズ３で集光して受光素子２で受信す
る。物体に反射して来た光は、受光素子２の上に斜線部
４で示すように結像する。各受光素子毎の受信した光の
量を比較することによって、物体の傾きを知ることがで
きる。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のレンズを使用しないものにおいては、物体の傾き
を精度よく検出することができず、また、レンズを使用
するものにおいては、発光素子の大きさ又は構造を、受
光素子面上に結像するのに十分なものにする必要があり
、価格の上昇、構造の複雑化、形状の大型化等の問題が
あった。

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、発光素子の面積を受光素子の面積に
比して、点光源と見なし得る程度に十分に小さくし、物
体に反射してレンズ系により集光され受光素子上に結像
された発光素子の像が、発光素子の面積より大なるよう
に発光素子と受光素子とレンズ系を配置した。

（作用〕 以上のような構成によって、発光素子は十分小さいにも
拘わらず、受光素子面上には必要な面積の像を得ること
ができるので、複数に分割された各受光素子毎に反射さ
れてきた光ｔを比較することにより傾きの検出を精度良
く行なうことができる。

（実施例） 第１因（ａ）及び（ｂｌは本発明の一実施例を示すもの
で（ａ）は平面図であり（ｂ）は側面図である。

ｌトさい面積の発光素子１は、これより十分に面積の大
きい受光素子２と共に基台５に取り付けられている。図
に示されるように発光素子ｌの発光面と受光素子２の受
光面とは、同一平面上にはない。発光素子ｌからはリー
ド線ＩＩ、ＩＩが基台５を貫通して外部に引き出され電
源に接続される。

受光素子２からは、リード線２１．２１が同様にして電
源に接続されるようになっている。レンズ８は適当な支
持台７により基台５と結合され、発光素子！及び受光素
子２と、それぞれ所定の位置に保持されるようになって
いる。

第８図（ａ）〜（ｅ）は、このようなホトインタラプタ
による傾きの検出の動作を示すものである。小さな発光
素子１から出九元が、同図（ａ）においては、水平な物
体の反射面■に反射して次にレンズにより集光されて、
受光素子２ｔ−構成する左右の素子ＰＤＩ及びＰＯ２の
表面に結像する。この結像は斜線で示される領域１４の
ように、反射面■と発光素子ｌ及び受光素子２０面が平
行であれば、ＰＤＩとＰＯ２に均等に受光される。同図
（ｂ）に示される右に下った反射面■の場合は、反射光
による結４’ｌ　１４は左に偏移しＰＤＩの受光量が大
きくなる。着た同図（ｃ）に示される左に下った反射面
■の場合は、反射光による結像１４は右に偏移し　ＰＤ
２の受光量が大きくなる。

同図（ｄ）に示される回路は、このような発光素子ｌと
受光素子２を構成するＰＤＩ及びＰＯ２の接続の一例を
示すものである。発光素子ｌは電源から電流を供給され
て発光し、ＰＤＩとＰＯ２はそれぞれ受光量に応じて、
電流ＩＰＤＩとＩ　ＰＯ２を発生する。反射面の角度と
発生し次電流の関係を示すものが同図（ｅ）である。水
平の反射面のの場合は。

同図（ｅ）に示すように電流は０となり、右に下った反
射面■の場合は、角度が大きくなるに従；て、ＩＰＤＩ
とＩｒＯ２の差は＋側に増加し・左に下った反射面（３
）の場合はその角度の増加に伴なってＩＰＤＩとＩｒＯ
２の差は一側に増加する。このＩＰｌｌｌ　’ＩＰＤ２
の変化は、傾斜の角度θに対して直線的な単調増加を示
し、設計により、傾き角度に対する理想的な出力を得る
ことができる。

次に、第３図（ａ）〜（ｃ）に示されるような発光素子
ｌの面積より大きな結像を得る友めの発光素子１と受光
素子２とレンズ系８との関係位置を第４図（ａ）〜（ｆ
）に示す〇 第４図（ａ）〜（ｆ）においては、作図を簡易化するた
め、発光素子１から発した光が、傾きを検出される物体
の反射面軸ｘ−ｘ’ｙ折り返した位置に受光素子２′ヲ
おいて集光させる作図方法とし次。

レンズの焦点距離をｆ、レンズの中心軸から発光素子ｌ
までの距離をり、及びレンズの中心軸から受光素子まで
の距離をＬ′とする。

第４図（ａ）はｆ＝Ｌ＝Ｌ’の場合であって、このとき
小さな面積の発光素子１から発せられ受光は点光源に近
く、受光素子面２には極めて小さく集光されるため、こ
の場合受光素子２がＰＤＩ及びＰＯ２に分割されている
とすると、ＩＰＤＩ　　ＩｒＯ２は、第５図（ａ）に示
されるように、出力の一側の最大値Ａと＋側の最大値Ｂ
との間の巾が狭くなり、検出される物体の傾きθに対す
るリニア出力領域が狭くなってし１う。

一方、第４因へ）はｆ　）　Ｌ　＝　Ｌ、　、同（ｃ）
はｆ（Ｌ＝Ｌ　ｌ、同（ｄ）はＬ’（ｆ　＝　Ｌ、同（
ｅ）はＩ、’＝　ｆ　）　Ｌ　、　（ｆ）はＬ’＝　ｆ
　（Ｌの状態をそれぞれ示すものである。このように、
上記の組合せ又は他の組合せによって、発光素子１又は
受光素子２の双方又は、何れが全焦点面から偏移した位
置に設けることにより、反射面から反射されて受光素子
２に結像された領域は発光素子の面積より広くすること
ができるので、その結果ＩＤＰＩ　　ＩＤＰ２の特性は
第５因伽）に示されるように、−側の最大値Ａと＋側の
最大値Ｂとの巾が広くなり、検出される物体の傾きθに
対するリニア出力領域が広くなり、望ましい特性が得ら
れる。

上述の例は、受光素子面上の結像を大きくする之メニ、
ｆとＬとＬ′の配置を変化させるものについて述べたが
、受光系又は発光系の中に他のレンズ系のような光学系
を追加しても同等の効果を得られるであろう。

受光素予め分割については、上述の例では長方形に２分
割しであるが、第６図（ａ）に示すように、受光素子２
を対角線によって分割すると、出方の差を大きくするこ
とができ、同（ｂ）のように４分割すると前後左右の傾
きを測定することが可能になり、また同（ｃ）のように
数多く分割すると検出精度を向上することができる。同
図の斜線の部分１４は集光された結像を示す。

第３図（ｅ）及び第５因（ｂ）においては、ＩＰＤＩ　
−Ｉ　ＰＤｇにより傾斜角度θを検出する例について述
べ友が、第７図に示されるように と角度θの関係によっても検出できる。ＩＰＤＩ＋ＩＰ
Ｄ２の傾向は、第３図（ｅ）に示される。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、レンズ系を用い小さな面
積の発光素子によって、大きな面積の像を受光素子面上
に得ることができるので、精度が良く且つ安価な而も構
造の浦単な傾き検出用のホトインタラプタを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の１実施例の要部の平面図。 同（ｂ）はその側断面図、第２図（ａ）及び伽）は従来
の一例の平面図及び側面図、同（ｅ）及び（ｄ）は従来
の他の例の平面図及び側断面図を示す。第８ｅ１４（ａ
）〜（ｅ）は傾き検出の方法を示す図であり、第４図（
ａ）〜（ｆ）は発光素子１．受光素子２．レンズ３の関
係位置による結像の状態を示し、第５図（ａ）及び伽）
は各素子とレンズの関係位置が第４ｅＮ（ａ）の場合と
同区（ｂ）〜（ｆ）の場合の受光素子の出力と角度の関
係を示す。 第６図は受光素子の分割の種類を例示し、第７図は受光
素子の出力と傾きの関係を求める他の手段を示す。 １・・・発光素子、２・・・受光素子、８・・・レンズ
系、ｆ・・・焦点距離、Ｌ・・・発光素子とレンズ中心
軸の距離、Ｌ′・・・受光素子とレンズ中心軸の距離萬
１図 ｔσツ ク （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（ｄノヌ２閤 の　　　　　　　　　■４ね一一一、　　■８９．−一
一一６クツ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ｔｂノ第５図 第６　図 薦　７図 に ２〇−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光素子と、受光素子の面積に比較して十分に小
   さい面積の発光素子と、レンズ系とを備え、物体に反射
   してレンズ系により受光素子に結像した発光素子の像が
   発光素子の面積より大きくなるように受光素子と発光素
   子とレンズ系とを配置したことを特徴とするホトインタ
   ラプタ。