JPH0434401Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、発光素子群中の１個から受光素子群
中の１個へ出射された光束を被検物体が遮光した
り、集光したりすることにより被検物体の位置を
検出する位置検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の発光素子群の１個から受光素子群の１個
へ出射された光束を被検物体が遮光したり集光し
たりすることにより、該被検物体の位置を検出す
る位置検出装置においては、発光素子の間隔又は
受光素子の間隔よりも位置検出の分解能を向上さ
せることが困難である。従つて、高分解能を必要
とする計測を行う場合には、小型の発光素子又は
受光素子を密に並べることにより分解能を向上さ
せることが行われている。

［考案の目的］ 本考案の目的は、上述の問題点を除去し、発光
素子、受光素子の数を増加することなく高分解能
を有する位置検出装置を提供することにある。

［考案の概要］ 上述の目的を達成するための本考案の要旨は、
所定間隔で１列に並べた複数個の発光素子と、こ
れら発光素子と平行に所定間隔で並べた複数個の
受光素子と、前記発光素子と受光素子の駆動を制
御する制御回路とから構成し、前記発光素子から
光の直進性を阻害する被検物体を介して光束を前
記受光素子に到達させることによつて、該被検物
体の位置を検出する位置検出装置であつて、前記
制御回路は、前記発光素子（又は前記受光素子）
の１個を駆動させた状態で、前記発光素子（又は
前記受光素子）に対応する複数個の前記受光素子
（又は前記発光素子）を順次に１個ずつ駆動させ
ることを、前記発光素子（又は前記受光素子）を
順次に切換えながら繰り返す機能を有することを
特徴とする位置検出装置である。

［考案の原理］ 本考案の基本的な原理を第１図に基づいて説明
する。一定間隔で直線上に並べられた複数個の発
光素子１ａ，１ｂ，１ｃ，……と、これら発光素
子１と平行に一定間隔で並べられた複数個の受光
素子２ａ，２ｂ，２ｃ，……とは距離Ｗをおいて
対向的に配置されており、被検物体Ｏが発光素子
１と受光素子２の間を直線Ｐに沿つて移動可能な
ようにされている。なお、１個の発光素子１にＭ
（Ｍは２以上の整数）個の受光素子２が対応して
おり、直線Ｐは発光素子１側からＷ／Ｍの距離、
また受光素子２側からＷ・（Ｍ−１）／Ｍの距離
にあるものとする。

この第１図においては、例えば１個の発光素子
１に５個の受光素子２を対応させた場合を示して
おり、直線Ｐは発光素子１側からＷ／５の距離に
ある。受光素子２同志の間隔をＤとし、発光素子
１ａに受光素子２ａ〜２ｅが対応し、また発光素
子１ｂに受光素子２ｂ〜２ｆが対応するといつた
具合にすると、発光素子１ａから受光素子２ａ〜
２ｅのそれぞれに出射された光束は直線Ｐと５個
所で交叉し、発光素子１ｂから出射された光束に
よる交点と共に、直線Ｐ上に距離Ｄ／５間隔の計
10個の交点が形成される。次に、発光素子１ｃか
ら受光素子２ｃ〜２ｇのそれぞれに出射された光
束と直線Ｐとの交点５個を加えると、計15個の交
点が直線Ｐ上に距離Ｄ／５間隔で間欠的に形成さ
れる。従つて、直線Ｐ上を動く被検物体Ｏはこれ
らの交点によつて分解能Ｄ／５、即ち受光素子２
同志の間隔Ｄの1/5の分解能で検出されることに
なる。

このように、１個の発光素子１にＭ個の受光素
子２が対応した場合には、受光素子２同志の間隔
Ｄの１／Ｍの分解能を持つことになる。更に、発
光素子１と受光素子２との位置を入れ換えてＭ個
の発光素子１と１個の受光素子２とした場合で
も、分解能が１／Ｍとなることは明らかである。

［考案の実施例］ 本考案を第２図以下に図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。

第２図は被検物体として面積式流量計のフロー
トの動きを検出する場合の構成図であり、１個の
発光素子１１に２個の受光素子１２を対応させた
構成となつており、複数個の発光素子１１を駆動
するドライバ１３、複数個の受光素子１２を駆動
するドライバ１４にはコントローラ１５の出力が
接続されている。発光素子１１から出射した光束
は面積式流量計のガラス管１６を通過して、受光
素子１２に入射して電気信号に変換される。受光
素子１２の出力は、カウンタ１７、Ｄ／Ａコンバ
ータ１８、４〜20mAコンバータ１９を順次に介
して、出力端子OUTから４〜20mAのアナログ
信号として出力される。

このように構成された位置検出装置において、
コントローラ１５はドライバ１３及びドライバ１
４を介して発光素子１１及び受光素子１２を第３
図に示すタイミンングチヤートに従つて順次に駆
動させる。即ち、先ず発光素子１１ａと受光素子
１２ａとを駆動し、次に発光素子１１ａと受光素
子１２ｂとを、更に発光素子１１ｂと受光素子１
２ｂ、発光素子１１ｂと受光素子１２ｃとをとい
つた具合に、順次に発光素子１１と受光素子１２
の１組ずつを駆動させる。

発光素子１１から出射する光束はガラス管１６
を通つて受光素子１２へ達するわけであるが、ガ
ラス管１６内を流量に従つて上下する不透明体か
ら成るフロート２０が、例えば第４図の実線で示
す位置にあるとき、発光素子１１ｂから出射され
た光束は受光素子１２ｂに届かず、受光素子１２
ｂからは信号が出力されない。しかしこのとき、
発光素子１１ｂと受光素子１２ｃの組の間の光束
はフロート２０により遮光されず、受光素子１２
ｃからは信号が出力されることになる。

この結果、受光素子１２の出力は第３図ｂに示
すような発光素子１１ｂと受光素子１２ｂの組の
信号が欠落した出力となり、カウンタ１７に入力
される。カウンタ１７では、受光素子１２の出力
パルスを或る受光素子１２に対応するパルスが欠
落するときまで計数して、その計数信号をフロー
ト２０の位置信号としてＤ／Ａコンバータ１８に
出力する。Ｄ／Ａコンバータ１８はデジタル信号
をアナログ信号に変換した後に、４〜20mAコン
バータ１９においてアナログ信号に対応する４〜
20mAのカレントループ信号を生成して、出力端
子OUTにフロート２０の位置情報を出力する。

この場合に、１個の発光素子１１に２個の受光
素子１２が対応しているので、出力端子OUTに
出力された信号は、受光素子１２同志の間隔Ｄの
１／２の分解能を持つことになる。

また、この場合に第６図に示すように発光素子
１１とガラス管１６との間及びガラス管１６と受
光素子１２との間に、一次元集光レンズ２１，２
２をそれぞれ配置することによつて、その間をア
フオーカル光束として微弱な光束によるフロート
２０の位置検出を行うことが可能となる。

なお、第４図、第５図の実施例においては、発
光素子１１と受光素子１２とを結ぶ光路上に不透
明なフロート２０が存在することによる光の遮蔽
効果を利用して位置検出を行つている。しかし、
第６図に示すようにフロート２０を透明球体とす
ることにより、発光素子１１から出射された光束
をレンズ効果によつて受光素子１２上に集光し、
フロート２０の位置情報を得ることもできる。即
ち、フロート２０が発光素子１１と受光素子１２
とを結ぶ光路上にあると、集光により受光素子１
２の出力レベルは大きくなる。従つて、各受光素
子１２の出力レベルによりフロート２０の位置を
検知することができる。

更には、上述の実施例においては、１個の発光
素子１１に対応する２個の受光素子１２の全ての
組合わせに対して、発光素子１１から受光素子１
２に光束を出射してフロート２０の位置検出を行
つている。しかし、１個の発光素子１１と対応す
る２個の受光素子１２の組合わせのうちの幾つか
を位置検出に用いず、即ち特定の受光素子１２か
ら出力しないようにすることによつて位置情報に
重み付けを与えることができる。

例えば、面積式流量計のガラス管１６の目盛り
は流量に対して線形ではないが、目盛り間隔が細
かい部分では全ての発光素子１１と受光素子１２
の組についてフロート２０の位置検出を行い、目
盛り間隔が粗い部分では特定の受光素子１２の出
力を無視するようにすれば、出力端子OUTに出
力される位置情報は流量に対して線形にすること
が可能となる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案に係る位置検出装置
は、発光素子や受光素子を小型化したり数を増や
すことなく、高分解能な位置検出を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本考案に係る位置検出装置の原理
的説明図、第２図〜第６図は実施例を示し、第２
図は面積式流量計に適用した場合の構成図、第３
図は発光素子、受光素子の出力タイムチヤート
図、第４図は発光素子及び受光素子とフロートの
位置関係の説明図、第５図、第６図は位置検出手
段の変形例の説明図である。 符号１，１１は発光素子、２，１２は受光素
子、１３，１４はドライバ、１５はコントロー
ラ、１６はガラス管、１７はカウンタ、１８は
Ｄ／Ａコンバータ、１９は４〜20mAコンバー
タ、２０はフロート、２１，２２は集光レンズで
ある。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 所定間隔で１列に並べた複数個の発光素子
   と、これら発光素子と平行に所定間隔で並べた
   複数個の受光素子と、前記発光素子と受光素子
   の駆動を制御する制御回路とから構成し、前記
   発光素子から光の直進性を阻害する被検物体を
   介して光束を前記受光素子に到達させることに
   よつて、該被検物体の位置を検出する位置検出
   装置であつて、前記制御回路は、前記発光素子
   （又は前記受光素子）の１個を駆動させた状態
   で、前記発光素子（または前記受光素子）に対
   応する複数個の前記受光素子（又は前記発光素
   子）を順次に１個ずつ駆動させることを、前記
   発光素子（又は前記受光素子）を順次に切換え
   ながら繰り返す機能を有することを特徴とする
   位置検出装置。 ２ 前記制御回路は前記発光素子の１個を発光さ
   せた状態で、対応する複数個の前記受光素子を
   順次に駆動させることを、前記発光素子を切換
   えながら繰り返すようにした実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載の位置検出装置。 ３ 前記制御回路は前記受光素子の１個を駆動さ
   せた状態で、対応する複数個の前記発光素子を
   順次に発光させることを、前記受光素子を切換
   えながら繰り返すようにした実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載の位置検出装置。 ４ 前記制御回路は前記発光素子（又は受光素
   子）の１個を駆動させた状態で、対応する前記
   受光素子（又は発光素子）の中の幾つかを特定
   の順序で駆動させることによつて前記被検物体
   の位置情報に重み付けを与えるようにした実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の位置検出装
   置。 ５ 前記被検物体を遮光体とした実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載の位置検出装置。 ６ 前記被検物体をレンズ効果を有する透明体と
   した実用新案登録請求の範囲第１項に記載の位
   置検出装置。