JPH0520989A - 光電センサ - Google Patents
光電センサInfo
- Publication number
- JPH0520989A JPH0520989A JP3201218A JP20121891A JPH0520989A JP H0520989 A JPH0520989 A JP H0520989A JP 3201218 A JP3201218 A JP 3201218A JP 20121891 A JP20121891 A JP 20121891A JP H0520989 A JPH0520989 A JP H0520989A
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- lens
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- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 発光素子１からの光ビーム６を物体５に投光
用レンズ２を介して投射する。物体５からの拡散反射光
７を受光用レンズ３を介して多重反射ミラー１２に入射
させる。この拡散反射光７を多重反射ミラー１２で多重
反射させた後、２分割ＰＤ１１に導く。この場合、圧電
素子１７にて反射ミラー１６を動かして、２分割ＰＤ１
１の差動出力を零となるようにする。これにより、投光
用レンズ２から物体５までの距離Ｌを検出できる。 【効果】 装置全体を大型化させることなく物体位置に
対する検出精度を上げることができる。
用レンズ２を介して投射する。物体５からの拡散反射光
７を受光用レンズ３を介して多重反射ミラー１２に入射
させる。この拡散反射光７を多重反射ミラー１２で多重
反射させた後、２分割ＰＤ１１に導く。この場合、圧電
素子１７にて反射ミラー１６を動かして、２分割ＰＤ１
１の差動出力を零となるようにする。これにより、投光
用レンズ２から物体５までの距離Ｌを検出できる。 【効果】 装置全体を大型化させることなく物体位置に
対する検出精度を上げることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三角測量法に基づいた
測距式光電センサンサに関する。
測距式光電センサンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の測距式光電センサンサとしては、
図３に示すように発光素子 1、投光用レンズ２、受光用
レンズ 3および位置センサ（ＰＳＤ）４を基本要素と
し、三角測量法により物体５を検知するものがある。
図３に示すように発光素子 1、投光用レンズ２、受光用
レンズ 3および位置センサ（ＰＳＤ）４を基本要素と
し、三角測量法により物体５を検知するものがある。
【０００３】この場合、発光素子 1より出射される光ビ
ーム 6が投光用レンズ２により物体面 5ａで微小スポッ
トに集光され、その拡散反射光 7が受光用レンズ 3を介
して位置センサ４上に集光される。そして、位置センサ
4上に集光されるスポットの位置により三角測量法の原
理に従って投光用レンズ２から検知物体 5までの距離Ｌ
が検出される。すなわち、投光用レンズ２から検知物体
5までの距離Ｌは、発光素子 1と投光用レンズ２との間
の距離をｌ、投光用レンズ２の光軸と受光用レンズ 3の
光軸との間の距離をＤ、発光素子 1と位置センサ 4上に
集光されるスポットの位置間の距離をｘとすると、 Ｌ＝Ｄｌ／（ｘ−Ｄ） で与えられる。したがって、位置センサ 4上に集光され
るスポットの位置におけるｘが位置センサ 4により検出
されるので、Ｌを検出することができる。
ーム 6が投光用レンズ２により物体面 5ａで微小スポッ
トに集光され、その拡散反射光 7が受光用レンズ 3を介
して位置センサ４上に集光される。そして、位置センサ
4上に集光されるスポットの位置により三角測量法の原
理に従って投光用レンズ２から検知物体 5までの距離Ｌ
が検出される。すなわち、投光用レンズ２から検知物体
5までの距離Ｌは、発光素子 1と投光用レンズ２との間
の距離をｌ、投光用レンズ２の光軸と受光用レンズ 3の
光軸との間の距離をＤ、発光素子 1と位置センサ 4上に
集光されるスポットの位置間の距離をｘとすると、 Ｌ＝Ｄｌ／（ｘ−Ｄ） で与えられる。したがって、位置センサ 4上に集光され
るスポットの位置におけるｘが位置センサ 4により検出
されるので、Ｌを検出することができる。
【０００４】なお、物体 5が△Ｌだけ変位し物体面 5ａ
が鎖線の位置にあると、図示鎖線の如く物体面 5ａでの
拡散反射光 7が受光用レンズ 3を介して位置センサ 4上
に集光される。
が鎖線の位置にあると、図示鎖線の如く物体面 5ａでの
拡散反射光 7が受光用レンズ 3を介して位置センサ 4上
に集光される。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光電センサでは、発光素子１に発光ダイオード
（ＬＥＤ）を用いた場合、距離分解能が、測定される距
離Ｌの10％しかとれず、物体位置に対する検出精度が悪
いという問題点があった。
た従来の光電センサでは、発光素子１に発光ダイオード
（ＬＥＤ）を用いた場合、距離分解能が、測定される距
離Ｌの10％しかとれず、物体位置に対する検出精度が悪
いという問題点があった。
【０００６】また、位置センサ 4の位置を受光用レンズ
3より離せば、距離分解能が向上し物体位置に対する検
出精度が上がるが、装置が大型化してしまうという問題
があった。
3より離せば、距離分解能が向上し物体位置に対する検
出精度が上がるが、装置が大型化してしまうという問題
があった。
【０００７】本発明の目的は、このような従来の問題点
に鑑み、装置全体を大型化させることなく距離分解能を
向上させ物体位置に対する検出精度の向上を図ることが
できる光電センサを提供することにある。
に鑑み、装置全体を大型化させることなく距離分解能を
向上させ物体位置に対する検出精度の向上を図ることが
できる光電センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光電センサは、
光源と、光源からの光を物体に投射する投光用レンズ
と、物体からの反射光あるいは拡散光を集光する受光用
レンズと、受光用レンズからの光を受光する受光素子を
有する、三角測量法に基づいた測距式光電センサにおい
て、前記受光用素子として用いた、かつ光スポットの位
置に対応した差動出力を送出する２分割光検出器と、前
記受光用レンズと前記２分割光検出器との間に配設さ
れ、前記物体からの反射光あるいは拡散光を多重反射さ
せて前記２分割光検出器に導くための、一対のミラーか
らなる多重反射ミラーと、前記２分割光検出器の差動出
力が零となるよう多重反射ミラーの一方のミラーを動か
す圧電素子とを備えたことを特徴とする。
光源と、光源からの光を物体に投射する投光用レンズ
と、物体からの反射光あるいは拡散光を集光する受光用
レンズと、受光用レンズからの光を受光する受光素子を
有する、三角測量法に基づいた測距式光電センサにおい
て、前記受光用素子として用いた、かつ光スポットの位
置に対応した差動出力を送出する２分割光検出器と、前
記受光用レンズと前記２分割光検出器との間に配設さ
れ、前記物体からの反射光あるいは拡散光を多重反射さ
せて前記２分割光検出器に導くための、一対のミラーか
らなる多重反射ミラーと、前記２分割光検出器の差動出
力が零となるよう多重反射ミラーの一方のミラーを動か
す圧電素子とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記構成の光電センサにおいては、光源からの
光を投光用レンズを介して物体に投射し、物体からの反
射光あるいは拡散光を受光用レンズを介して多重反射ミ
ラーに入射させる。多重反射ミラーで物体からの反射光
あるいは拡散光を多重反射させた後、２分割光検出器へ
導く。この場合、圧電素子にて多重反射ミラーの一方の
ミラーを制御して（動かして）、２分割光検出器の差動
出力が零となるようにする。これにより、投光用レンズ
から物体までの距離を検出できる。しかも多重反射ミラ
ーを用いたことにより、受光用レンズと２分割光検出器
間の光路長を従来に比べ大きくとることができ、実質的
に受光用レンズと２分割光検出器間の距離を従来に比べ
大きく離間させたことと等価となる。したがって、光電
センサ全体を従来に比べ大型化させることなく、光電セ
ンサによる物体位置検出の距離分解能を従来に比べ向上
させることができ、物体位置に対する検出精度を向上さ
せることができる。
光を投光用レンズを介して物体に投射し、物体からの反
射光あるいは拡散光を受光用レンズを介して多重反射ミ
ラーに入射させる。多重反射ミラーで物体からの反射光
あるいは拡散光を多重反射させた後、２分割光検出器へ
導く。この場合、圧電素子にて多重反射ミラーの一方の
ミラーを制御して（動かして）、２分割光検出器の差動
出力が零となるようにする。これにより、投光用レンズ
から物体までの距離を検出できる。しかも多重反射ミラ
ーを用いたことにより、受光用レンズと２分割光検出器
間の光路長を従来に比べ大きくとることができ、実質的
に受光用レンズと２分割光検出器間の距離を従来に比べ
大きく離間させたことと等価となる。したがって、光電
センサ全体を従来に比べ大型化させることなく、光電セ
ンサによる物体位置検出の距離分解能を従来に比べ向上
させることができ、物体位置に対する検出精度を向上さ
せることができる。
【００１０】
【実施例】次ぎに本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
説明する。
【００１１】図 1は、本発明よる光電センサの一実施例
を示す簡略構成図である。同図において、図 3と同一又
は相当部分には同符号を用いている。図１において、１
１は、フォトダイオードを用いて構成された２分割光検
出器（２分割ＰＤ）であって、この２分割ＰＤ１１は、
光スポットがフォトダイオードで構成される２つの分割
部分双方に等しくまたがるように当たったとき、その差
動出力が零になるようになっている。２分割ＰＤ１１の
差動出力が零のとき、投光用レンズ２から物体までの距
離Ｌが検出することができる。この距離Ｌの検出の仕方
については後述する。
を示す簡略構成図である。同図において、図 3と同一又
は相当部分には同符号を用いている。図１において、１
１は、フォトダイオードを用いて構成された２分割光検
出器（２分割ＰＤ）であって、この２分割ＰＤ１１は、
光スポットがフォトダイオードで構成される２つの分割
部分双方に等しくまたがるように当たったとき、その差
動出力が零になるようになっている。２分割ＰＤ１１の
差動出力が零のとき、投光用レンズ２から物体までの距
離Ｌが検出することができる。この距離Ｌの検出の仕方
については後述する。
【００１２】また、１２は、受光用レンズ３と受光素子
としての２分割ＰＤ１１との間に配設された一対の反射
ミラー１５と反射ミラー１６からなる多重反射ミラーで
あって、この多重反射ミラー１２は、平行に対向して配
設された二枚の透明板１３、１４の内側に多重反射が行
なえるように、反射ミラー１５、１６を取付けたもので
ある。多重反射ミラー１２においては、物体面５ａでの
拡散反射光（拡散光または反射光）７が受光用レンズ３
を介して多重反射ミラー１２に入力され、多重反射の
後、２分割ＰＤ１１へ出力できるように反射ミラー１５
と反射ミラー１６は、位置をずらしてある。
としての２分割ＰＤ１１との間に配設された一対の反射
ミラー１５と反射ミラー１６からなる多重反射ミラーで
あって、この多重反射ミラー１２は、平行に対向して配
設された二枚の透明板１３、１４の内側に多重反射が行
なえるように、反射ミラー１５、１６を取付けたもので
ある。多重反射ミラー１２においては、物体面５ａでの
拡散反射光（拡散光または反射光）７が受光用レンズ３
を介して多重反射ミラー１２に入力され、多重反射の
後、２分割ＰＤ１１へ出力できるように反射ミラー１５
と反射ミラー１６は、位置をずらしてある。
【００１３】また、１７は、二枚の透明板１３、１４の
いずれか一方、ここでは、例えば透明板１４の外側に取
付けられた圧電素子である。この圧電素子は、２分割Ｐ
Ｄ１１の差動出力が零となるように透明板１４を高精度
に制御して、透明板１４、従って反射ミラー１６を矢印
１８方向に高精度に動かすことができるようになってい
る。
いずれか一方、ここでは、例えば透明板１４の外側に取
付けられた圧電素子である。この圧電素子は、２分割Ｐ
Ｄ１１の差動出力が零となるように透明板１４を高精度
に制御して、透明板１４、従って反射ミラー１６を矢印
１８方向に高精度に動かすことができるようになってい
る。
【００１４】次に、光電センサの投光用レンズ２から検
知物体５までの距離Ｌの検出方法について述べる。電圧
源１９により圧電素子１７にある電圧を加えると、２分
割ＰＤ１１の２分割部分に等しくまたがって当たり、２
分割ＰＤ１１の差動出力が零となる。この時の、投光用
レンズ２から検知物体５までの距離Ｌを求める。光電セ
ンサに対して検知物体５が移動する場合において、２分
割ＰＤ１１の差動出力が零となるときにおける、圧電素
子１７ヘの印加電圧Ｖと投光用レンズ２から検知物体５
までの距離Ｌとの関係を上記のようにして予め用意して
おく。従って、いま検知物体５が動いたときにおける検
知物体５の位置、即ち投光用レンズ２から検知物体５ま
での距離Ｌを検出するには、圧電素子１７へ電圧源１９
により電圧を印加し、これにより透明板１４を矢印１８
方向に動かす。そして、２分割ＰＤ１１の差動出力が零
になるときの圧電素子１７への印加電圧Ｖを求めれば、
前述した、圧電素子１７ヘの印加電圧Ｖと投光用レンズ
２から検知物体５までの距離Ｌとの関係より前記距離Ｌ
を検出することができる。
知物体５までの距離Ｌの検出方法について述べる。電圧
源１９により圧電素子１７にある電圧を加えると、２分
割ＰＤ１１の２分割部分に等しくまたがって当たり、２
分割ＰＤ１１の差動出力が零となる。この時の、投光用
レンズ２から検知物体５までの距離Ｌを求める。光電セ
ンサに対して検知物体５が移動する場合において、２分
割ＰＤ１１の差動出力が零となるときにおける、圧電素
子１７ヘの印加電圧Ｖと投光用レンズ２から検知物体５
までの距離Ｌとの関係を上記のようにして予め用意して
おく。従って、いま検知物体５が動いたときにおける検
知物体５の位置、即ち投光用レンズ２から検知物体５ま
での距離Ｌを検出するには、圧電素子１７へ電圧源１９
により電圧を印加し、これにより透明板１４を矢印１８
方向に動かす。そして、２分割ＰＤ１１の差動出力が零
になるときの圧電素子１７への印加電圧Ｖを求めれば、
前述した、圧電素子１７ヘの印加電圧Ｖと投光用レンズ
２から検知物体５までの距離Ｌとの関係より前記距離Ｌ
を検出することができる。
【００１５】このような構成のもとに、発光素子１より
出射される光ビーム６が投光レンズ２により物体面５ａ
で微小スポットに集光される。物体面５ａでの拡散反射
光７は、受光用レンズ３で集光され多重反射ミラー１２
に入射する。多重反射ミラー１２の透明板１３を透過し
た拡散反射光７は、反射ミラー１６で反射し、更に対向
する反射ミラー１５で反射する。このように拡散反射光
７は、反射ミラー１６と反射ミラー１５間で反射を繰返
して（多重反射をして）、図示の如く反射ミラー１６が
ない部分の透明板１４より出射し、２分割ＰＤ１１に導
かれる。
出射される光ビーム６が投光レンズ２により物体面５ａ
で微小スポットに集光される。物体面５ａでの拡散反射
光７は、受光用レンズ３で集光され多重反射ミラー１２
に入射する。多重反射ミラー１２の透明板１３を透過し
た拡散反射光７は、反射ミラー１６で反射し、更に対向
する反射ミラー１５で反射する。このように拡散反射光
７は、反射ミラー１６と反射ミラー１５間で反射を繰返
して（多重反射をして）、図示の如く反射ミラー１６が
ない部分の透明板１４より出射し、２分割ＰＤ１１に導
かれる。
【００１６】この場合、２分割ＰＤ１１の２分割部分を
等しくまたいで集光された光スポットが当たるように、
従って、２分割ＰＤ１１の差動出力が零となるように、
圧電素子１７へ電圧源１９により電圧を印加し、圧電素
子１７にて透明板１４を矢印１８方向に高精度に制御す
る。この時の圧電素子１７への印加電圧を電圧計（図省
略してある。）にて読取ることにより、投光用レンズ２
から検知物体５までの距離Ｌを検出することができる。
等しくまたいで集光された光スポットが当たるように、
従って、２分割ＰＤ１１の差動出力が零となるように、
圧電素子１７へ電圧源１９により電圧を印加し、圧電素
子１７にて透明板１４を矢印１８方向に高精度に制御す
る。この時の圧電素子１７への印加電圧を電圧計（図省
略してある。）にて読取ることにより、投光用レンズ２
から検知物体５までの距離Ｌを検出することができる。
【００１７】また、多重反射ミラー１２を用いたことに
より、受光用レンズ３と２分割ＰＤ１１間の光路長を従
来に比べ大きくとることができ、実質的に受光用レンズ
３と２分割ＰＤ１１間の距離を従来に比べ大きく離間さ
せたことと等価となる。従って、装置（光電センサ）全
体を従来に比べ大型化させることなく、光電センサによ
る物体位置検出の距離分解能を従来に比べ向上させるこ
とができ、物体位置に対する検出精度を上げることがで
きる。
より、受光用レンズ３と２分割ＰＤ１１間の光路長を従
来に比べ大きくとることができ、実質的に受光用レンズ
３と２分割ＰＤ１１間の距離を従来に比べ大きく離間さ
せたことと等価となる。従って、装置（光電センサ）全
体を従来に比べ大型化させることなく、光電センサによ
る物体位置検出の距離分解能を従来に比べ向上させるこ
とができ、物体位置に対する検出精度を上げることがで
きる。
【００１８】図２は、本発明の他の実施例を示す簡略構
成図である。同図において、図１および図３と同一また
は相当部分には同符号を用いている。図２は、図 1の受
光用レンズ３と多重反射ミラー１２の透明板13間に光路
を曲げるためのプリズム２１を配設したことにあり、そ
の他の構成については図 1と同様である。光電センサに
て近距離の物体 5を検出する場合には、物体面 5ａから
の拡散反射光 7の、多重反射ミラー１２の透明板13への
入射角を大きくなるのを防止するために、プリズム２１
を受光用レンズ３と多重反射ミラー１２の透明板13間に
挿入して（介在させて）、光路を曲げて透明板13への入
射角を小さくしている。これにより、反射ミラー１５、
１６における図示の横方向の長さを長くしなくても、多
重反射ミラー１２による光路長を大きく確保するに必要
なな多重反射をすることができ、２分割ＰＤ11も透明板
14の下側近傍に図示の如く配置できるので、装置を大型
化することがない。
成図である。同図において、図１および図３と同一また
は相当部分には同符号を用いている。図２は、図 1の受
光用レンズ３と多重反射ミラー１２の透明板13間に光路
を曲げるためのプリズム２１を配設したことにあり、そ
の他の構成については図 1と同様である。光電センサに
て近距離の物体 5を検出する場合には、物体面 5ａから
の拡散反射光 7の、多重反射ミラー１２の透明板13への
入射角を大きくなるのを防止するために、プリズム２１
を受光用レンズ３と多重反射ミラー１２の透明板13間に
挿入して（介在させて）、光路を曲げて透明板13への入
射角を小さくしている。これにより、反射ミラー１５、
１６における図示の横方向の長さを長くしなくても、多
重反射ミラー１２による光路長を大きく確保するに必要
なな多重反射をすることができ、２分割ＰＤ11も透明板
14の下側近傍に図示の如く配置できるので、装置を大型
化することがない。
【００１９】図２においては、プリズム２１で光路を曲
げるようにしたことを除いては、図1の場合と同様であ
るので説明を省略する。なお、本発明は、本実施例に限
定されることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の応用が考えられる。例えば、図 1、図２の実施例にお
いては、圧電素子17を透明板１４側に設けているけれど
も、本発明は、これに限定されることなく他方の透明板
13側に設けるようにしてもよい。
げるようにしたことを除いては、図1の場合と同様であ
るので説明を省略する。なお、本発明は、本実施例に限
定されることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の応用が考えられる。例えば、図 1、図２の実施例にお
いては、圧電素子17を透明板１４側に設けているけれど
も、本発明は、これに限定されることなく他方の透明板
13側に設けるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、受光用
レンズと受光素子としての２分割光検出器間に多重反射
ミラーを配設し、多重反射ミラーを構成する一方の反射
ミラーを圧電素子により高精度に動かして、２分割光検
出器の差動出力を零とすることで、物体の位置、即ち光
電センサの投光用レンズから物体までの距離を検出する
ことができる。しかも、多重反射ミラーを用いたことに
より、受光用レンズと２分割光検出器間の光路長を従来
に比べ大きく取ることができるので、装置全体を大型化
させることなく光電センサによる物体位置検出の距離分
解能を従来に比べ向上させることができ、物体位置に対
する検出精度を上げることができる。
レンズと受光素子としての２分割光検出器間に多重反射
ミラーを配設し、多重反射ミラーを構成する一方の反射
ミラーを圧電素子により高精度に動かして、２分割光検
出器の差動出力を零とすることで、物体の位置、即ち光
電センサの投光用レンズから物体までの距離を検出する
ことができる。しかも、多重反射ミラーを用いたことに
より、受光用レンズと２分割光検出器間の光路長を従来
に比べ大きく取ることができるので、装置全体を大型化
させることなく光電センサによる物体位置検出の距離分
解能を従来に比べ向上させることができ、物体位置に対
する検出精度を上げることができる。
【図１】本発明よる光電センサの一実施例を示す簡略構
成図
成図
【図２】本発明の他の実施例を示す簡略構成図
【図３】従来の光電センサの一例を示す簡略構成図
【符号の説明】 １ 発光素子 ２ 投光用レンズ ３ 受光用レンズ ５ 物体 ６ 光ビーム ７ 拡散反射光 １１ ２分割ＰＤ １２ 多重反射ミラー １３、１４ 透明板 １５、１６ 反射ミラー １７ 圧電素子 １９ 電圧源 ２１ プリズム
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光源と、前記光源からの光を物体に投射
する投光用レンズと、 前記物体からの反射光あるいは拡散光を集光する受光用
レンズと、前記受光用レンズからの光を受光する受光素
子を有する、三角測量法に基づいた測距式光電センサに
おいて、 前記受光用素子として用いた、かつ光スポットの位置に
対応した差動出力を送出する２分割光検出器と、 前記受光用レンズと前記２分割光検出器との間に配設さ
れ、前記物体からの反射光あるいは拡散光を多重反射さ
せて前記２分割光検出器に導くための、一対のミラーか
らなる多重反射ミラーと、 前記２分割光検出器の差動出力が零となるよう多重反射
ミラーの一方のミラーを動かす圧電素子とを備えたこと
を特徴とする光電センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201218A JPH0520989A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 光電センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201218A JPH0520989A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 光電センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0520989A true JPH0520989A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16437304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201218A Withdrawn JPH0520989A (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 光電センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0520989A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10347898A1 (de) * | 2003-10-15 | 2005-05-19 | Carl Zeiss | System zur Strahlführung eines von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls |
| JP2006226853A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | 距離設定型光電センサー |
| JP2006226854A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | 距離設定型光電センサー |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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