JPH0476587B2 - - Google Patents
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- JPH0476587B2 JPH0476587B2 JP60168438A JP16843885A JPH0476587B2 JP H0476587 B2 JPH0476587 B2 JP H0476587B2 JP 60168438 A JP60168438 A JP 60168438A JP 16843885 A JP16843885 A JP 16843885A JP H0476587 B2 JPH0476587 B2 JP H0476587B2
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- JP
- Japan
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- output
- light receiving
- light
- receiving element
- inverting amplifier
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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ツチに関
する。
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ツチに関
する。
従来における距離設定用光電スイツチとしては
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によつて
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′→b′→c′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。
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によつて
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′→b′→c′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、一次元の位置検出素子で
あるPSD（Position Sensitive Device）が一般に
よく使用される。そして、２種類の出力電流i1，
i2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、（v1−
v2），（v1＋v2）出力に変換される。この後に割算
器１１により（v1−v2）／（v1＋v2）出力に変換
されることによつて、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。
あるPSD（Position Sensitive Device）が一般に
よく使用される。そして、２種類の出力電流i1，
i2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、（v1−
v2），（v1＋v2）出力に変換される。この後に割算
器１１により（v1−v2）／（v1＋v2）出力に変換
されることによつて、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
たがつて、この割算器１１の後に比較器１２（第
５図参照）を設けることによつて、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、同時において、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。
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
たがつて、この割算器１１の後に比較器１２（第
５図参照）を設けることによつて、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、同時において、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。
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ツチにおいて、次に述べる
ような問題点があつた。割算器１１は、温度特性
が悪い、ダイナミツクレンジが狭い、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。したがつて、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ツチ
全体として得ることができないという問題点があ
つた。
距離設定用の光電スイツチにおいて、次に述べる
ような問題点があつた。割算器１１は、温度特性
が悪い、ダイナミツクレンジが狭い、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。したがつて、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ツチ
全体として得ることができないという問題点があ
つた。
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
イツチを提供することを目的とする。
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
イツチを提供することを目的とする。
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、この結像位置に
対応して前記受光素子から得られる第１及び第２
の出力によつ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ツチにおい
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、抵抗を分割する摺動子を有
し、該抵抗の一端に前記非反転増幅回路の出力が
接続され、他端には前記反転増幅回路の出力が接
続されてなる可変抵抗と、該可変抵抗の摺動子出
力が一方の入力端子に接続され、他方の入力端子
に接続されたしきい値と比較してその比較結果を
検出信号として出力する比較回路とを具備するよ
うにしたことである。
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、この結像位置に
対応して前記受光素子から得られる第１及び第２
の出力によつ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ツチにおい
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、抵抗を分割する摺動子を有
し、該抵抗の一端に前記非反転増幅回路の出力が
接続され、他端には前記反転増幅回路の出力が接
続されてなる可変抵抗と、該可変抵抗の摺動子出
力が一方の入力端子に接続され、他方の入力端子
に接続されたしきい値と比較してその比較結果を
検出信号として出力する比較回路とを具備するよ
うにしたことである。
この発明は前述のような手段を採つたので、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。
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。
この発明にかかる距離設定用光電スイツチを以
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によつて測定対象物３上に投射された光点を形
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→ｂ→ｃ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。
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によつて測定対象物３上に投射された光点を形
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→ｂ→ｃ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PSD５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′→c′と同時において上方向に移
動する。
にある場合（第２図参照）に、その受光点a′は、
図においてPSD５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′→c′と同時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i1，i2（i1は
PSD５の図において上端部から出力される電流、
i2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l1、上
端部から受光点a′までの距離をl2とすると、 i1：i2＝l1：l2 の関係になる。
ある際に、PSD５から出力される電流i1，i2（i1は
PSD５の図において上端部から出力される電流、
i2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l1、上
端部から受光点a′までの距離をl2とすると、 i1：i2＝l1：l2 の関係になる。
このPSD５の出力電流i1は、非反転増幅回路A1
で増幅されるとともに電圧v1に変換される。一
方、PSD５の出力電流i2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が接続さえている。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。
で増幅されるとともに電圧v1に変換される。一
方、PSD５の出力電流i2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が接続さえている。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
イツチの動作について説明する。前述したよう
に、PSD５上の受光点とPSD５の出力電流の関
係は、 i1：i2＝l1：l2 である。したがつて、可変抵抗VRの両端に印加
される電圧v1，−v2とPSD５上の受光点の関係は、 v1：v2＝l1：l2 となる。またこれらの電圧v1，−v2と前記距離l1
の関係は、第３図に示すように右上がりの直線に
なる。そえゆえ、可変抵抗VR上の位置とこの距
離l1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。
イツチの動作について説明する。前述したよう
に、PSD５上の受光点とPSD５の出力電流の関
係は、 i1：i2＝l1：l2 である。したがつて、可変抵抗VRの両端に印加
される電圧v1，−v2とPSD５上の受光点の関係は、 v1：v2＝l1：l2 となる。またこれらの電圧v1，−v2と前記距離l1
の関係は、第３図に示すように右上がりの直線に
なる。そえゆえ、可変抵抗VR上の位置とこの距
離l1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R1、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＝l1：l2 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、R1／R2がl1／l2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の両入力は合致し検出信号を出力する。
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R1、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＝l1：l2 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、R1／R2がl1／l2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の両入力は合致し検出信号を出力する。
したがつて、R1／R2＝l1／l2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Ｖになるように選定してやれば良い。
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Ｖ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。
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
A1、反転増幅回路A2、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。
A1、反転増幅回路A2、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分割フオ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。
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分割フオ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。
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ツ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ツチの温度特性および直
線性を損なうことなく、また広いダイナミツクレ
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。
距離設定用光電スイツ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ツチの温度特性および直
線性を損なうことなく、また広いダイナミツクレ
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。
第１図はこの発明にかかる距離設定用光電スイ
ツチの簡略化した回路図、第２図はこの光電スイ
ツチの原理説明図、第３図はこの光電スイツチの
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
定用光電スイツチのブロツク図、第６図はこの光
電スイツ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。
ツチの簡略化した回路図、第２図はこの光電スイ
ツチの原理説明図、第３図はこの光電スイツチの
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
定用光電スイツチのブロツク図、第６図はこの光
電スイツ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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、この結像
位置に対応して前記受光素子から得られる第１及
び第２の出力によつ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ツチ
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、 抵抗を分割する摺動子を有し、該抵抗の一端に
前記非反転増幅回路の出力が接続され、他端には
前記反転増幅回路の出力が接続されてなる可変抵
抗と、 該可変抵抗の摺動子出力が一方の入力端子に接
続され、他方の入力端子に接続されたしきい値と
比較してその比較結果を検出信号として出力する
比較回路と、 を有することを特徴とする距離設定用光電スイツ
チ。 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ツ
チ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168438A JPS6227689A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 距離設定用光電スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168438A JPS6227689A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 距離設定用光電スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227689A JPS6227689A (ja) | 1987-02-05 |
| JPH0476587B2 true JPH0476587B2 (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=15868119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60168438A Granted JPS6227689A (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 距離設定用光電スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6227689A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580055A (en) * | 1993-03-18 | 1996-12-03 | Sigma, Inc. | Amusement device and selectively enhanced display for the same |
-
1985
- 1985-07-29 JP JP60168438A patent/JPS6227689A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227689A (ja) | 1987-02-05 |
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