JPH08128808A - Displacement sensor and displacement detection method - Google Patents

Displacement sensor and displacement detection method

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JPH08128808A
JPH08128808A JP29238594A JP29238594A JPH08128808A JP H08128808 A JPH08128808 A JP H08128808A JP 29238594 A JP29238594 A JP 29238594A JP 29238594 A JP29238594 A JP 29238594A JP H08128808 A JPH08128808 A JP H08128808A
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JP
Japan
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light
position detecting
detecting element
light receiving
light projecting
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Pending
Application number
JP29238594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sekii
宏 関井
Masahiro Adachi
雅浩 安達
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP29238594A priority Critical patent/JPH08128808A/en
Publication of JPH08128808A publication Critical patent/JPH08128808A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出物体の表面状態の反射率の変化の方向に
よって誤った距離検出信号が得られるときに、あらかじ
めその状態を確認できるようにすること。 【構成】 投光素子11と投光素子11から照射された
光の反射光を受光する位置検出素子12を設ける。位置
検出素子12に受光される位置によって物体までの距離
を検出する。そして位置検出素子12と投光素子11を
結ぶ面に垂直方向に、投光素子11を介して位置検出素
子12に直角な位置にモニタ用の位置検出素子13を設
ける。この位置検出素子13の受光位置が中心から変動
する場合には、反射率の変化による誤った距離信号が得
られるため、これを検出している。
(57) [Abstract] [Purpose] To be able to confirm the state in advance when an erroneous distance detection signal is obtained depending on the direction of the change in the reflectance of the surface state of the detected object. [Structure] A light projecting element 11 and a position detecting element 12 for receiving reflected light of light emitted from the light projecting element 11 are provided. The distance to the object is detected by the position received by the position detection element 12. Then, a position detecting element 13 for monitoring is provided in a direction perpendicular to a surface connecting the position detecting element 12 and the light projecting element 11 at a position perpendicular to the position detecting element 12 via the light projecting element 11. When the light receiving position of the position detecting element 13 fluctuates from the center, an erroneous distance signal due to a change in reflectance is obtained, so this is detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は物体までの距離を検出す
る光学式の変位センサ及びその変位検出方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement sensor for detecting a distance to an object and a displacement detecting method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の光学式変位センサの一例を
示す概略図である。本図に示すように光学式変位センサ
1は投光素子2として例えば発光ダイオードを有してお
り、検出領域に平行な光を照射する。そして検出領域に
物体3が到来すれば物体から光が反射される。図6にお
ける曲線Aは反射光の強度分布を示す図である。変位セ
ンサ1はこの反射光を受光するため、投光素子2に隣接
してレンズ4及び位置検出素子(PSD)5を有してい
る。PSD5により物体までの距離に対応して反射する
光の重心位置が異なるため、PSD5からの信号に基づ
いて物体までの距離を検出するようにしている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional optical displacement sensor. As shown in the figure, the optical displacement sensor 1 has, for example, a light emitting diode as the light projecting element 2, and emits light parallel to the detection region. When the object 3 arrives at the detection area, light is reflected from the object. A curve A in FIG. 6 is a diagram showing the intensity distribution of reflected light. The displacement sensor 1 receives the reflected light, and therefore has a lens 4 and a position detection element (PSD) 5 adjacent to the light projecting element 2. Since the position of the center of gravity of the reflected light differs depending on the distance to the object depending on the PSD 5, the distance to the object is detected based on the signal from the PSD 5.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の光学式変位センサでは、物体3の表面状態が一
様でなければ反射率が変化する境界で重心位置が異な
り、正しい変位を測定することができないという欠点が
あった。これは例えば反射光の強度分布が図7において
曲線Bで示されるとすると、反射光の重心位置が光軸と
はずれた位置になり、物体までの距離が変化してしまう
からである。図8はこの検出物体3の表面上の反射率の
変化の方向と投受光軸との関係を示している。図8
(a)に示すように投光軸と受光面の法線を含む面Pに
平行に矢印Dで示すように反射率が変化している場合に
は、光の受光位置が本来の受光位置と異なって高反射率
側で多くの反射光が得られるため、正しい位置を検出す
ることできなくなる。一方図8(b)に示すように、投
光軸と受光面の法線を含む面Pと検出物体3の反射率が
変化する方向(矢印D)とが垂直な場合には、位置検出
素子5に与える影響は対称となるため、受光位置に影響
を与えることが少なくなる。このように物体の表面状態
の反射率の変化の方向によって物体までの距離が変化し
たり、しなかったりすることがあるという欠点があっ
た。
However, in such a conventional optical displacement sensor, if the surface state of the object 3 is not uniform, the barycentric position is different at the boundary where the reflectance changes, and the correct displacement can be measured. There was a drawback that you couldn't. This is because, for example, if the intensity distribution of the reflected light is shown by the curve B in FIG. 7, the position of the center of gravity of the reflected light deviates from the optical axis, and the distance to the object changes. FIG. 8 shows the relationship between the direction of change of the reflectance on the surface of the detection object 3 and the light emitting / receiving axis. FIG.
As shown in (a), when the reflectance changes in parallel with the plane P including the projection axis and the normal line of the light receiving surface as indicated by the arrow D, the light receiving position of the light is the original light receiving position. Differently, a lot of reflected light is obtained on the high reflectance side, so that the correct position cannot be detected. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the plane P including the projection axis and the normal line of the light receiving surface and the direction in which the reflectance of the detection object 3 changes (arrow D) are perpendicular, the position detection element Since the influence on 5 is symmetrical, the influence on the light receiving position is reduced. As described above, there is a drawback in that the distance to the object may or may not change depending on the direction of change in the reflectance of the surface state of the object.

【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、検出物体の反射率の変化を考慮
し、この影響を勘案して正確に物体までの距離を測定す
ることができる変位センサを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and it is possible to accurately measure the distance to an object in consideration of the change in the reflectance of the detected object and in consideration of this influence. An object of the present invention is to provide a displacement sensor capable of

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、所定方向に光を照射する投光素子と、投光素子から
所定距離離れて配置され、投光素子に向けた受光領域を
有する少なくとも1次元の第1の位置検出素子と、第1
の位置検出素子に受光される受光位置に基づいて物体ま
での距離を検出する第1の信号処理手段と、投光軸と第
1の位置検出素子の受光面の法線を含む面より所定距離
隔てて配置されたモニタ用の第2の位置検出素子と、第
2の位置検出素子に受光される位置が所定範囲内かどう
かを判別する第2の信号処理手段と、を具備することを
特徴とするものである。
According to a first aspect of the invention of the present application, a light projecting element for irradiating light in a predetermined direction and a light receiving region which is arranged at a predetermined distance from the light projecting element and is directed toward the light projecting element are provided. An at least one-dimensional first position detecting element having:
First signal processing means for detecting the distance to the object based on the light receiving position received by the position detecting element, and a predetermined distance from the plane including the projection axis and the normal line of the light receiving surface of the first position detecting element. It is provided with a second position detecting element for monitor arranged apart from each other, and a second signal processing means for judging whether or not the position received by the second position detecting element is within a predetermined range. It is what

【0006】本願の請求項2の発明では、第2の位置検
出素子は、投光素子の投光軸から見て投光素子を中心と
して第1の位置検出素子に対して直角の位置に、第1の
位置検出素子に平行に配置されたことを特徴とするもの
である。
In the invention according to claim 2 of the present application, the second position detecting element is located at a position perpendicular to the first position detecting element with the light projecting element as a center when viewed from the light projecting axis of the light projecting element. It is characterized in that it is arranged in parallel with the first position detecting element.

【0007】本願の請求項3の発明では、第2の信号処
理手段は、第2の位置検出素子に受光される受光位置を
判別する受光位置判別手段と、受光位置判別手段の出力
に基づいて受光位置が中心近傍かどうかを判別する判別
手段と、判別手段の出力に基づいて受光位置が中心近傍
にないときに第1の信号処理手段の出力を禁止する禁止
手段と、を有することを特徴とするものである。
In the invention of claim 3 of the present application, the second signal processing means is based on the light receiving position determining means for determining the light receiving position received by the second position detecting element and the output of the light receiving position determining means. And a prohibiting means for prohibiting the output of the first signal processing means when the light receiving position is not near the center based on the output of the determining means. It is what

【0008】本願の請求項4の発明では、第1,第2の
位置検出素子は、PSDであることを特徴とするもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, the first and second position detecting elements are PSDs.

【0009】本願の請求項5の発明は、投光素子により
所定方向に光を照射し、投光素子から所定距離離れて配
置され投光素子に向けた受光領域を有する少なくとも1
次元の位置検出素子により、距離を検出する物体からの
投光素子により照射された反射光を受光し、第1の位置
検出素子の受光位置に基づいて物体までの距離を検出
し、投光軸と第1の位置検出素子の受光面の法線を含む
面より所定距離隔ててモニタ用の第2の位置検出素子を
配置し、第2の位置検出素子に受光される位置が所定範
囲内かどうかを判別することにより検出物体の表面の反
射率変化の影響を受けるかどうかを判別することを特徴
とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the light projecting element emits light in a predetermined direction, and the light projecting element is disposed at a predetermined distance from the light projecting element and has at least one light receiving region toward the light projecting element.
The three-dimensional position detection element receives the reflected light emitted from the light projecting element from the object whose distance is detected, detects the distance to the object based on the light receiving position of the first position detecting element, and the light projecting axis And a second position detecting element for monitoring is arranged at a predetermined distance from a surface including the normal line of the light receiving surface of the first position detecting element, and whether the position received by the second position detecting element is within a predetermined range. It is characterized by determining whether or not the change in the reflectance of the surface of the detection object is affected by determining whether or not it is determined.

【0010】[0010]

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、物体
の位置を検出する第1の位置検出素子及び第1の信号処
理手段に加えてモニタ用の第2の位置検出素子を有して
いる。そして投光軸と第1の受光素子の受光面の法線と
を含む面に垂直な方向に反射率が変化する場合には、第
2の位置検出素子に得られる反射光の重心位置がその中
心から変化する。このためこの変化に基づいて誤った位
置検出信号が出力される場合にあらかじめその旨を判別
するようにしている。又請求項2の発明では、第1,第
2の位置検出素子を投光素子を中心として垂直に配置す
ることによって、第2の位置検出素子の感度を最大とな
るようにしている。請求項3の発明では、第2の位置検
出素子の受光位置を判別し、その位置が中心近傍かどう
かを判別して、中心近傍でない場合に第1の信号処理手
段の出力を禁止するようにしたものである。
According to the present invention having such a feature, in addition to the first position detecting element for detecting the position of the object and the first signal processing means, the second position detecting element for monitoring is provided. There is. When the reflectance changes in a direction perpendicular to the plane including the projection axis and the normal line of the light receiving surface of the first light receiving element, the barycentric position of the reflected light obtained by the second position detecting element is Change from the center. Therefore, when an erroneous position detection signal is output based on this change, that fact is determined in advance. According to the second aspect of the invention, the first and second position detecting elements are arranged vertically with respect to the light projecting element so that the sensitivity of the second position detecting element is maximized. According to the invention of claim 3, the light receiving position of the second position detecting element is discriminated, it is discriminated whether or not the position is near the center, and the output of the first signal processing means is prohibited when the position is not near the center. It was done.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明の一実施例による変位センサを
正面方向から見た光学系を示す概略図、図2はその斜視
図である。これらの図ではレンズ等は省略して投受光素
子のみを示している。これらの図に示すようにこの変位
センサ10は、従来例と同様に投光素子11として例え
ば発光ダイオードを有しており、この光軸を図1の紙面
に垂直とする。この投光素子11の光軸上に物体が到来
したときにその反射光を受光するため、投光素子11か
ら所定距離離れた位置に第1の位置検出素子12を設け
る。この位置検出素子12はその検出方向は投光素子1
1に向けた図示の矢印方向であり、投光素子11までの
距離が連続的に変化する1次元の受光素子である。そし
て投光軸を遮る位置に物体が到来すると、物体までの距
離に応じて受光する光の重心位置が異なるため、物体ま
での距離が検出できる。さて本実施例ではこの投光素子
11の投光軸と位置検出素子12の受光面の法線とを含
む面(図中P1で示す)より所定距離離れ、投光素子1
1を中心として位置検出素子12に対して直角の位置
に、図示のように反射率変化モニタ用の第2の位置検出
素子13を設ける。このモニタ用の位置検出素子13の
検出方向は位置検出素子12の検出方向と平行とする。
この位置検出素子13は距離を検出する物体の表面状態
の反射率の変化が、距離の測定に影響を受ける方向であ
るか否かを判別するものである。そして検出位置が中心
にない場合には影響を受けるものと判別することができ
る。ここで位置検出素子12,13は例えばPSDを用
いるものとする。
1 is a schematic view showing an optical system of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention as viewed from the front, and FIG. 2 is a perspective view thereof. In these figures, the lenses and the like are omitted and only the light emitting and receiving elements are shown. As shown in these drawings, the displacement sensor 10 has, for example, a light emitting diode as a light projecting element 11 as in the conventional example, and its optical axis is perpendicular to the paper surface of FIG. Since the reflected light is received when an object arrives on the optical axis of the light projecting element 11, the first position detecting element 12 is provided at a position apart from the light projecting element 11 by a predetermined distance. The position detecting element 12 has a light emitting element 1 in the detecting direction.
It is a one-dimensional light receiving element which is in the direction of the arrow shown in FIG. 1 and in which the distance to the light projecting element 11 changes continuously. When an object arrives at a position that intercepts the light projection axis, the position of the center of gravity of the received light varies depending on the distance to the object, so the distance to the object can be detected. In the present embodiment, the light projecting element 1 is separated by a predetermined distance from the surface (indicated by P1 in the figure) including the light projecting axis of the light projecting element 11 and the normal line of the light receiving surface of the position detecting element 12.
As shown in the drawing, a second position detecting element 13 for monitoring the reflectance change is provided at a position perpendicular to the position detecting element 12 with 1 as the center. The detection direction of the position detection element 13 for monitoring is parallel to the detection direction of the position detection element 12.
The position detecting element 13 determines whether or not the change in the reflectance of the surface state of the object whose distance is detected is in the direction affected by the distance measurement. When the detection position is not in the center, it can be determined that the position is affected. Here, the position detection elements 12 and 13 are assumed to use PSD, for example.

【0012】図3はこの変位センサの信号処理回路の構
成を示すブロック図である。本図に示すように投光素子
11は投光素子駆動回路14によって周期的に所定の光
量となるように駆動される。そして変位検出用の位置検
出素子(PSD)12は受光量の分布に応じてその両端
に電流出力を生じるものであり、その一対の出力はI/
V変換器15,16によって電圧信号に変換される。I
/V変換器15,16の出力は加算器17,減算器18
によって夫々加算及び減算され、割算回路19に出力さ
れる。割算回路19はこの減算値を加算値で割算するこ
とによって光が照射される重心位置を出力するものであ
る。I/V変換器15,16、加算器17、減算器1
8、割算回路19は位置検出素子12に受光される受光
位置に基づいて物体までの距離を検出する第1の信号処
理手段を構成している。割算回路19の出力はアナログ
スイッチ20に出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the signal processing circuit of this displacement sensor. As shown in this figure, the light projecting element 11 is periodically driven by the light projecting element drive circuit 14 so that a predetermined light amount is obtained. The position detecting element (PSD) 12 for displacement detection produces a current output at both ends according to the distribution of the amount of received light, and the pair of outputs is I /
The V converters 15 and 16 convert the voltage signals. I
The outputs of the / V converters 15 and 16 are the adder 17 and the subtractor 18
Are respectively added and subtracted by and output to the division circuit 19. The division circuit 19 outputs the barycentric position to which light is emitted by dividing the subtracted value by the added value. I / V converters 15 and 16, adder 17 and subtracter 1
8. The division circuit 19 constitutes first signal processing means for detecting the distance to the object based on the light receiving position received by the position detecting element 12. The output of the division circuit 19 is output to the analog switch 20.

【0013】一方モニタ用の位置検出素子(PSD)1
3も同様にその両端に電流出力を生じ、その一対の出力
がI/V変換器21,22によって電圧信号に変換され
る。I/V変換器21,22の出力は加算器23,減算
器24によって夫々加算及び減算され、割算回路25に
出力される。割算回路25はこの減算値を加算値で割算
することによって光が照射される重心位置を出力するも
のである。割算回路25の出力はウインドウコンパレー
タ26に出力される。ウインドウコンパレータ26は入
力信号が位置検出素子13の中心位置を示す0の上下の
所定幅内の信号であれば、例えばHレベル、この幅を越
えていればLレベルの出力をアナログスイッチ20に出
力すると共に、表示回路27に出力するものである。又
基準値入力部28は割算回路25の出力の0を中心とし
てどの範囲内の信号をHレベルとするかを定める基準値
を入力するものである。I/V変換器21,22、加算
器23、減算器24、割算回路25は第2の位置検出素
子13の受光位置を判別する受光位置判別手段を構成し
ており、ウインドウコンパレータ26と基準値入力部2
8は受光位置判別手段の出力に基づいて受光位置が中心
近傍かどうかを判別する判別手段、アナログスイッチ2
0はその出力に基づいて第1の信号処理手段の出力を禁
止する禁止手段を構成しており、これらは第2の位置検
出素子に受光される位置が所定範囲内かどうかを判別す
る第2の信号処理手段を構成している。
On the other hand, a position detecting element (PSD) 1 for monitor
Similarly, 3 also produces a current output at both ends thereof, and the pair of outputs is converted into a voltage signal by the I / V converters 21 and 22. The outputs of the I / V converters 21 and 22 are added and subtracted by the adder 23 and the subtractor 24, respectively, and output to the division circuit 25. The division circuit 25 outputs the barycentric position to which light is applied by dividing the subtracted value by the added value. The output of the division circuit 25 is output to the window comparator 26. The window comparator 26 outputs to the analog switch 20, for example, an H level output if the input signal is a signal within a predetermined width above and below 0 indicating the center position of the position detection element 13, and an L level output if the input signal exceeds this width. It also outputs to the display circuit 27. Further, the reference value input section 28 inputs a reference value that determines a range within which the signal of the output of the division circuit 25 is 0, which is the H level. The I / V converters 21 and 22, the adder 23, the subtractor 24, and the division circuit 25 constitute a light receiving position determining means for determining the light receiving position of the second position detecting element 13, and the window comparator 26 and the reference. Value input section 2
Reference numeral 8 is a discrimination means for discriminating whether or not the light reception position is near the center based on the output of the light reception position discrimination means, and the analog switch 2
0 constitutes a prohibiting means for prohibiting the output of the first signal processing means on the basis of the output, and these are the second means for judging whether or not the position received by the second position detecting element is within a predetermined range. Signal processing means.

【0014】次に本実施例の動作について説明する。投
光素子駆動部14は投光素子11を断続的又は連続して
駆動する。こうすれば図1において投光素子11より紙
面の上方向に光が照射されることとなる。そして変位セ
ンサの投光軸を遮る位置に物体が到来すれば、その反射
光が同心円状に得られる。図4は図1に示す投光素子1
1と位置検出素子12,13及び反射光の位置を示す図
である。物体までの距離が異なると、三角測量法の原理
により従来例と同様に位置検出素子12の受光位置が変
化する。本図に示すように物体が近ければ、位置検出素
子12の右側を通る外側の円周近傍に反射光が受光され
る。又物体の位置が遠ければ、反射光は小さな同心円、
即ち位置検出素子12の左端部側の同心円が受光位置と
なる。従って図1(b)に示すように、物体までの距離
が遠いときには位置検出素子12に得られる受光レベル
は例えば曲線C1のように、物体が近ければC3のよう
に物体までの距離に応じて変化する。このため物体まで
の距離が測定できることとなる。ここで検出物体の表面
が反射率の変化がなく一様な反射面を有するものとする
と、物体までの距離に応じてモニタ用の位置検出素子1
3の受光量は図1(c)に示す曲線D1〜D3のように
その受光レベルは変化するが、重心位置は常にほぼ中心
位置となる。
Next, the operation of this embodiment will be described. The light projecting element driving unit 14 drives the light projecting element 11 intermittently or continuously. In this way, in FIG. 1, the light is emitted from the light projecting element 11 in the upward direction of the paper surface. Then, when an object arrives at a position that intercepts the projection axis of the displacement sensor, the reflected light is obtained in concentric circles. FIG. 4 shows the light projecting element 1 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the positions of 1 and position detection elements 12 and 13 and reflected light. When the distance to the object is different, the light receiving position of the position detecting element 12 changes due to the principle of the triangulation method as in the conventional example. As shown in the figure, if the object is close, the reflected light is received in the vicinity of the outer circumference passing the right side of the position detection element 12. If the object is far away, the reflected light will be small concentric circles,
That is, the concentric circle on the left end side of the position detection element 12 becomes the light receiving position. Therefore, as shown in FIG. 1B, the light receiving level obtained by the position detecting element 12 when the distance to the object is long is, for example, as indicated by the curve C1, and when the object is close, such as C3, depending on the distance to the object. Change. Therefore, the distance to the object can be measured. Assuming that the surface of the detection object has a uniform reflection surface with no change in reflectance, the position detecting element 1 for monitoring according to the distance to the object.
The received light amount of No. 3 changes its received light level as shown by the curves D1 to D3 shown in FIG. 1C, but the center of gravity is always at the center position.

【0015】さて図8に示すように検出物体の表面の反
射率が異なる場合について説明する。この場合には図8
に示すように検出する方向に応じて変位センサへの影響
が異なる。図8(a)に示すように投光軸と受光面の法
線とを含む面に平行な方向に反射率が変化している場合
には、この物体が到来すれば図1に示すモニタ用位置検
出素子13の受光分布は例えば図1(d)に示すように
変化する。これは図4において、反射率の高い部分が投
光素子11の投光軸のスポット内で左側にあれば、位置
検出素子13の中心軸から右側に、より多く光を反射す
るからである。又検出物体の反射率の高い領域が投光軸
のスポット内で右側にあれば、その反射光により位置検
出素子13の中心軸から左側に、より多く反射するから
である。これに対して図8(b)に示すように投光軸と
受光面の法線を含む面と垂直な方向に反射率が変化して
いれば、反射率の変化に伴う受光レベルの変化は位置検
出信号13の垂直方向となり、位置検出素子13の変化
としては図1(c)と同一のものとなる。このため位置
検出素子13の両端の電流を電圧に変換して加算回路2
3,減算回路24で加算及び減算し、これを割算するこ
とによって、位置検出素子13に受光される表示の重心
の位置信号が得られる。割算回路25の出力が0近傍の
値である場合には、ウインドウコンパレータよりHレベ
ルの出力をアナログスイッチ20に出力する。こうすれ
ば位置検出素子12の出力に基づいて検出された位置信
号が、アナログスイッチ20を介して位置信号として外
部に出力される。そして割算回路25の出力が基準値を
越えて正又は負側に異なっている場合には、ウインドウ
コンパレータ26はLレベルを出力する。この場合はそ
のまま測定しても誤差が大きいためアナログスイッチ2
0をオフとし、その旨を表示装置27によって表示す
る。従って割算回路19より得られる位置検出信号は外
部に出力されず、誤った位置検出信号を禁止することが
できる。
Now, a case where the reflectance of the surface of the detection object is different as shown in FIG. 8 will be described. In this case,
As shown in, the influence on the displacement sensor differs depending on the detection direction. As shown in FIG. 8A, when the reflectance changes in a direction parallel to the plane including the light projecting axis and the normal line of the light receiving surface, if this object arrives, it is used for the monitor shown in FIG. The received light distribution of the position detection element 13 changes, for example, as shown in FIG. This is because, in FIG. 4, if the portion having a high reflectance is on the left side in the spot of the light projecting axis of the light projecting element 11, more light is reflected to the right side from the central axis of the position detecting element 13. Further, if the region of the detection object having a high reflectance is on the right side within the spot of the projection axis, the reflected light causes more reflection from the central axis of the position detection element 13 to the left side. On the other hand, as shown in FIG. 8B, if the reflectivity changes in the direction perpendicular to the plane including the normal line of the light projecting axis and the light receiving surface, the change of the light receiving level due to the change of the reflectivity The position detection signal 13 is in the vertical direction, and the change of the position detection element 13 is the same as that in FIG. Therefore, the current at both ends of the position detecting element 13 is converted into a voltage, and the adding circuit 2
3, the subtraction circuit 24 performs addition and subtraction, and by dividing this, the position signal of the center of gravity of the display received by the position detection element 13 is obtained. When the output of the division circuit 25 is a value near 0, the H level output is output from the window comparator to the analog switch 20. In this way, the position signal detected based on the output of the position detection element 12 is output to the outside as a position signal via the analog switch 20. When the output of the division circuit 25 exceeds the reference value and is different on the positive or negative side, the window comparator 26 outputs an L level. In this case, the analog switch 2
0 is turned off, and that effect is displayed on the display device 27. Therefore, the position detection signal obtained from the division circuit 19 is not output to the outside, and an incorrect position detection signal can be prohibited.

【0016】このような物体の表面の反射率の変化に基
づく誤動作は、図1,図2に示すようにモニタ用の位置
検出素子を投光素子11と位置検出素子12を結ぶ線と
水平な位置に、位置検出素子12の検知方向と平行に位
置検出素子を配置していることによって得られる。モニ
タ用位置検出素子13を図1において位置検出素子12
と重ねて垂直に配置したり、投光素子11,位置検出素
子12を結ぶ線上に投光素子11と対称な方向に配置し
ても測定することはできない。又この間でも垂直な方向
からずれに従って検出感度が低下することとなる。
A malfunction caused by such a change in the reflectance of the surface of the object is as shown in FIGS. 1 and 2, in which the position detecting element for monitoring is horizontal to the line connecting the light projecting element 11 and the position detecting element 12. It is obtained by arranging the position detecting element at the position in parallel with the detection direction of the position detecting element 12. The monitor position detecting element 13 is shown in FIG.
It is not possible to measure even if they are arranged vertically with being overlapped with each other or arranged in a direction symmetrical to the light projecting element 11 on a line connecting the light projecting element 11 and the position detecting element 12. Further, even during this period, the detection sensitivity decreases as it deviates from the vertical direction.

【0017】尚本実施例はモニタ用の位置検出素子をP
SDとして構成したが、1次元CCDセンサや多分割フ
ォトダイオードを用いて構成することもできる。又位置
検出素子12,13は1次元の位置検出素子としたが、
図4に破線で示すように2次元の位置検出素子12A,
13Aを用いてもよい。この場合も図1に示す方向の変
化分のみを検出することとすれば、図3に示す信号処理
回路をそのまま用いることができ、より正確に位置検出
信号の信頼性を確認することができる。又モニタ用の位
置検出素子は位置検出素子13と対称な位置に配置する
こともできる。
In this embodiment, the position detecting element for the monitor is P
Although it is configured as an SD, it may be configured using a one-dimensional CCD sensor or a multi-divided photodiode. The position detecting elements 12 and 13 are one-dimensional position detecting elements,
As shown by the broken line in FIG. 4, the two-dimensional position detecting element 12A,
13A may be used. Also in this case, if only the change in the direction shown in FIG. 1 is detected, the signal processing circuit shown in FIG. 3 can be used as it is, and the reliability of the position detection signal can be confirmed more accurately. Further, the position detecting element for monitoring may be arranged at a position symmetrical to the position detecting element 13.

【0018】図5は距離検出用の位置検出素子12の配
置を示す図である。図1,図2に示すように、投光軸に
垂直方向に位置検出素子を配置した場合には、物体まで
の距離の変化に応じて受光軸が直線的には変化しないた
め、割算回路19の出力を直線化する直線化回路が必要
となる。図5では投光軸に平行に1次元の位置検出素子
12を配置したものである。そうすれば直線化回路を用
いることなく中心位置に基づいて物体までの距離を検出
することができる。
FIG. 5 is a view showing the arrangement of the position detecting element 12 for detecting the distance. As shown in FIGS. 1 and 2, when the position detecting element is arranged in the direction perpendicular to the light projecting axis, the light receiving axis does not change linearly according to the change in the distance to the object. A linearization circuit for linearizing the output of 19 is required. In FIG. 5, the one-dimensional position detection element 12 is arranged in parallel with the light projection axis. Then, the distance to the object can be detected based on the center position without using the linearization circuit.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、物体の表面状態の反射率が変化している場合には、
その反射率変化の方向によって位置検出に影響の大きい
場合がある。このような場合にモニタ用の位置検出素子
でその影響をあらかじめ検出し、誤差が大きいと考えら
れる場合には位置検出信号を禁止することにより、正確
な位置検出信号を出力することができる。このため信頼
性の高い検出信号を得ることができるという効果が得ら
れる。
As described above in detail, according to the present invention, when the reflectance of the surface state of the object is changed,
There are cases where the position detection is greatly affected by the direction of the reflectance change. In such a case, the influence can be detected by the position detecting element for monitoring in advance, and if the error is considered to be large, the position detecting signal can be prohibited to output an accurate position detecting signal. Therefore, an effect that a highly reliable detection signal can be obtained is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による変位センサの投光軸正
面側から見た光学系部分を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system portion of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention as viewed from the front side of a light projection axis.

【図2】本実施例による変位センサの光学系部分を示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an optical system portion of the displacement sensor according to the present embodiment.

【図3】本実施例の信号処理回路部の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing circuit unit according to the present exemplary embodiment.

【図4】本実施例の投光軸正面側から見た光学系部分と
その反射光の位置を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an optical system portion and a position of reflected light thereof when viewed from the front side of the projection axis of the present embodiment.

【図5】本発明の他の実施例による変位センサの構成を
示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a configuration of a displacement sensor according to another embodiment of the present invention.

【図6】従来の変位センサの構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional displacement sensor.

【図7】従来の変位センサの物体の表面状態が変化する
場合の例を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a case where a surface state of an object of a conventional displacement sensor changes.

【図8】検知物体の反射率が変化する方向と変位センサ
との関係を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the direction in which the reflectance of the detection object changes and the displacement sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 変位センサ 11 投光素子 12,12A,13,13A 位置検出素子 14 投光素子駆動部 15,16,21,22 I/V変換器 17,23 加算器 18,24 減算器 19,25 割算回路 20 アナログスイッチ 26 ウインドウコンパレータ 27 表示装置 28 基準値入力部 10 Displacement sensor 11 Light emitting element 12, 12A, 13, 13A Position detecting element 14 Light emitting element driving section 15, 16, 21, 22 I / V converter 17, 23 Adder 18, 24 Subtractor 19, 25 Division Circuit 20 Analog switch 26 Window comparator 27 Display device 28 Reference value input section

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定方向に光を照射する投光素子と、 前記投光素子から所定距離離れて配置され、前記投光素
子に向けた受光領域を有する少なくとも1次元の第1の
位置検出素子と、 前記第1の位置検出素子に受光される受光位置に基づい
て物体までの距離を検出する第1の信号処理手段と、 前記投光軸と前記第1の位置検出素子の受光面の法線を
含む面より所定距離隔てて配置されたモニタ用の第2の
位置検出素子と、 前記第2の位置検出素子に受光される位置が所定範囲内
かどうかを判別する第2の信号処理手段と、を具備する
ことを特徴とする変位センサ。
1. A at least one-dimensional first position detecting element having a light projecting element for irradiating light in a predetermined direction and a light receiving region which is arranged at a predetermined distance from the light projecting element and faces the light projecting element. A first signal processing means for detecting a distance to an object based on a light receiving position received by the first position detecting element; a method of the light projecting axis and the light receiving surface of the first position detecting element; A second position detecting element for monitor arranged at a predetermined distance from a surface including the line, and a second signal processing means for judging whether or not the position received by the second position detecting element is within a predetermined range. And a displacement sensor comprising:
【請求項2】 前記第2の位置検出素子は、前記投光素
子の投光軸から見て前記投光素子を中心として前記第1
の位置検出素子に対して直角の位置に、前記第1の位置
検出素子に平行に配置されたものであることを特徴とす
る請求項1記載の変位センサ。
2. The first position detecting element, wherein the first position detecting element is centered on the light projecting element when viewed from a light projecting axis of the light projecting element.
2. The displacement sensor according to claim 1, wherein the displacement sensor is arranged at a position perpendicular to the position detecting element of 1 above and in parallel with the first position detecting element.
【請求項3】 前記第2の信号処理手段は、 前記第2の位置検出素子に受光される受光位置を判別す
る受光位置判別手段と、 前記受光位置判別手段の出力に基づいて受光位置が中心
近傍かどうかを判別する判別手段と、 前記判別手段の出力に基づいて受光位置が中心近傍にな
いときに前記第1の信号処理手段の出力を禁止する禁止
手段と、を有するものであることを特徴とする請求項2
記載の変位センサ。
3. The second signal processing means has a light receiving position determining means for determining a light receiving position received by the second position detecting element, and a light receiving position is centered based on an output of the light receiving position determining means. And a prohibiting means for prohibiting the output of the first signal processing means when the light receiving position is not near the center based on the output of the determining means. Claim 2 characterized by the above-mentioned.
The displacement sensor described.
【請求項4】 前記第1,第2の位置検出素子は、PS
Dであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載の変位センサ。
4. The first and second position detecting elements are PS
The displacement sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the displacement sensor is D.
【請求項5】 投光素子により所定方向に光を照射し、 前記投光素子から所定距離離れて配置され前記投光素子
に向けた受光領域を有する少なくとも1次元の位置検出
素子により、距離を検出する物体からの前記投光素子に
より照射された反射光を受光し、 前記第1の位置検出素子の受光位置に基づいて物体まで
の距離を検出し、 前記投光軸と前記第1の位置検出素子の受光面の法線を
含む面より所定距離隔ててモニタ用の第2の位置検出素
子を配置し、 前記第2の位置検出素子に受光される位置が所定範囲内
かどうかを判別することにより検出物体の表面の反射率
変化の影響を受けるかどうかを判別することを特徴とす
る変位検出方法。
5. A light emitting element irradiates light in a predetermined direction, and a distance is provided by at least a one-dimensional position detecting element having a light receiving region which is arranged at a predetermined distance from the light emitting element and is directed toward the light emitting element. The reflected light emitted from the light projecting element from the object to be detected is received, the distance to the object is detected based on the light receiving position of the first position detecting element, and the light projecting axis and the first position are detected. A second position detecting element for monitoring is arranged at a predetermined distance from a surface including the normal line of the light receiving surface of the detecting element, and it is determined whether or not the position received by the second position detecting element is within a predetermined range. Displacement detection method characterized by determining whether or not it is affected by the reflectance change of the surface of the detection object.
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