JPH1137751A - Range finding optical sensor - Google Patents
Range finding optical sensorInfo
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- JPH1137751A JPH1137751A JP18997597A JP18997597A JPH1137751A JP H1137751 A JPH1137751 A JP H1137751A JP 18997597 A JP18997597 A JP 18997597A JP 18997597 A JP18997597 A JP 18997597A JP H1137751 A JPH1137751 A JP H1137751A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の距離範囲に
おける物体の存否を検出する測距型光センサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring optical sensor for detecting the presence or absence of an object within a predetermined distance range.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、物体までの距離を三角測量法
の原理に基づいて光学的に測定し、物体が規定の距離範
囲に存在するか否かを検出する測距型光センサが提供さ
れている。この種の光センサは、図１４に示すように、
投光素子１１および投光レンズ１２を用いて形成した光
ビームを物体３に照射し、物体３の表面に形成されたパ
ターン（一般には点状パターンであり投光手段からの光
により形成されるから投光スポットという）を受光レン
ズ２２を通して受光素子２１の受光面に結像させ、受光
素子２１の受光面上での光スポット（受光面に形成され
た光スポットであるから受光スポットという）の位置を
検出することによって物体３までの距離を測定する。受
光素子２１は受光面上での受光スポットの位置に応じた
出力値が得られるものであって、一般には２個のフォト
ダイオード２１1 ，２１2 を一直線上に密接させて配列
したものやＰＳＤなどが用いられている。受光素子２１
の受光面と受光レンズ２２との距離Ｓ、投光レンズ１２
の中心（光ビーム）と受光レンズ２２の中心との距離Ｂ
Ｌは固定されており、距離ＢＬが三角測量法における基
線長になる。なお、投光素子１１と受光素子２１との距
離ＢＬＤも固定されている。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been provided a distance measuring optical sensor which optically measures the distance to an object based on the principle of triangulation and detects whether or not the object is within a specified distance range. ing. This type of optical sensor, as shown in FIG.
The object 3 is irradiated with a light beam formed by using the light projecting element 11 and the light projecting lens 12, and a pattern (generally a dot pattern, which is formed by light from the light projecting means) formed on the surface of the object 3. Of the light spot on the light receiving surface of the light receiving element 21 through the light receiving lens 22 (referred to as a light receiving spot because the light spot is formed on the light receiving surface). The distance to the object 3 is measured by detecting the position. The light receiving element 21 is capable of obtaining an output value corresponding to the position of a light receiving spot on the light receiving surface. In general, a photodiode in which two photodiodes 21 1 and 21 2 are closely arranged in a straight line or a PSD is used. Are used. Light receiving element 21
The distance S between the light receiving surface and the light receiving lens 22,
B between the center of the lens (light beam) and the center of the light receiving lens 22
L is fixed, and the distance BL is the base line length in the triangulation method. The distance BLD between the light emitting element 11 and the light receiving element 21 is also fixed.
【０００３】いま、物体３が投光レンズ１２の中心から
距離Ｌに位置しているときに、受光素子２１の受光面の
中心に受光スポットが形成されているものとして、物体
３が投光レンズ１２の中心から距離（Ｌ＋ΔＬ）の位置
に移動したときに、受光スポットが受光素子２１の受光
面上で−Δｘだけ移動したとする。このとき、次式が成
立する。 −Δｘ＝ΔＬ・Ｓ・ＢＬ／Ｌ（Ｌ＋ΔＬ） 受光素子２１として同特性の２個のフォトダイオード２
１1 ，２１2 を一直線上に配列したものを用い、かつ物
体３までの距離が変化したときに受光スポットが移動す
る方向に両フォトダイオード２１1 ，２１2 を配列し、
受光スポットが受光面の中心に形成されているときに両
フォトダイオード２１1 ，２１2 の出力電流が等しくな
るとすれば、受光スポットが−Δｘだけ移動すると移動
分に応じて両フォトダイオード２１1 ，２１2 の出力電
流に差が生じる。つまり、両出力電流の差を求めると基
準の距離Ｌから物体３が移動した距離ΔＬを求めること
ができる。When the object 3 is located at a distance L from the center of the light projecting lens 12, it is assumed that a light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 and the object 3 is It is assumed that the light receiving spot has moved by -Δx on the light receiving surface of the light receiving element 21 when the light receiving spot has moved to a position (L + ΔL) from the center of the light receiving element 12. At this time, the following equation is established. -Δx = ΔL · S · BL / L (L + ΔL) Two photodiodes 2 having the same characteristics as the light receiving element 21
1 1, 21 2 with those arranged in a straight line, and both the photodiode 21 1 in the direction in which the light receiving spot moves when the distance changes to the object 3, 21 2 and the sequence,
Assuming that the output currents of the two photodiodes 21 1 and 212 become equal when the light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface, when the light receiving spot moves by −Δx, the two photodiodes 21 1 and 212 move in accordance with the amount of movement. difference in 21 second output current. That is, when the difference between the two output currents is obtained, the distance ΔL by which the object 3 has moved can be obtained from the reference distance L.
【０００４】そこで、両フォトダイオード２１1 ，２１
2 の出力電流ｉ1 ，ｉ2 をそれぞれ電流電圧変換器３１
ａ，３１ｂに通して電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に変換した後に、引
算器３２において両電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の差（Ｖ1 −Ｖ2 ）
を求める。この差（Ｖ1 −Ｖ 2 ）は物体３が移動した距
離ΔＬの単調関数であるから、比較器３３においてこの
差（Ｖ1 −Ｖ2 ）を適宜の閾値Ｖｔｈと比較すれば、物
体３が規定の距離範囲内に存在するか否かを判定するこ
とができる。たとえば、両フォトダイオード２１1 ，２
１2 をｘ軸上に配置し、受光素子２１の受光面の中心座
標をｘ＝０とし、出力電流ｉ1 を発生するフォトダイオ
ード２１1 をフォトダイオード２１2 に対してｘ方向の
正側に配置しているものすれば、閾値Ｖｔｈにより規定
した距離（判定距離）よりも遠距離側に物体３が位置す
るときにはＶ1 −Ｖ2 ≦Ｖｔｈになり、近距離側に物体
３が位置するときにはＶ1 −Ｖ2 ＞Ｖｔｈになる。比較
器３３は前記差（Ｖ1 −Ｖ2 ）と閾値Ｖｔｈとの大小関
係に応じてＨレベルとＬレベルとの２値の出力を発生す
るものであり、たとえば、判定距離よりも遠距離側に物
体３が存在するときにはＨレベル、近距離側に物体３が
存在するときにはＬレベルになるように構成される。こ
のように、比較器３３の出力値に応じて物体３が判定距
離に対して遠距離側か近距離側かを判断することができ
るのであり、比較器３３の出力値に応じて出力制御回路
３４を通して報知出力を発生する。この報知出力を用い
ることにより、物体３の有無に応じた報知が可能とな
る。Therefore, both photodiodes 211, 21
TwoOutput current i1, ITwoTo the current-voltage converter 31
a, 31b1, VTwoAfter converting to
The two voltages V1, VTwoDifference (V1-VTwo)
Ask for. This difference (V1-V Two) Is the distance that the object 3 has moved
Since it is a monotone function of the separation ΔL,
Difference (V1-VTwo) Is compared with an appropriate threshold value Vth.
To determine whether the body 3 is within the specified distance range
Can be. For example, both photodiodes 211, 2
1TwoAre arranged on the x-axis, and the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 is
The target is x = 0, and the output current i1Generating photo dio
Code 211The photodiode 21TwoIn the x direction
If it is located on the positive side, it is defined by the threshold value Vth
Object 3 is located farther than the distance (judgment distance)
When V1-VTwo≤ Vth, and the object is closer
When 3 is located, V1-VTwo> Vth. Comparison
The vessel 33 has the difference (V1-VTwo) And the threshold Vth
A binary output of H level and L level is generated according to the relationship.
For example, an object located farther than the determination distance
When the body 3 is present, the object 3 is at the H level,
When present, it is configured to be at the L level. This
, The object 3 is determined based on the output value of the comparator 33.
You can judge whether the distance is far or near.
Therefore, an output control circuit according to the output value of the comparator 33
A notification output is generated through the switch 34. Using this notification output
By doing so, it is possible to provide notification according to the presence or absence of the object 3.
You.
【０００５】ここにおいて、図示する構成では発振回路
１３および駆動回路１４により投光素子１１を間欠的に
発光させるようにしてあり、出力制御回路３４では投光
素子１１の発光に同期して比較器３３の出力を取り込む
（サンプリングする）ように構成してある。この構成に
より不要光による誤測定の可能性を低減することができ
る。Here, in the configuration shown in the figure, the light emitting element 11 emits light intermittently by the oscillating circuit 13 and the driving circuit 14, and the output control circuit 34 synchronizes the light emitting element 11 with the light emitted from the comparator. It is configured to take in (sample) 33 outputs. With this configuration, the possibility of erroneous measurement due to unnecessary light can be reduced.
【０００６】上述した判定距離は、比較器３３に与える
閾値Ｖｔｈを変更すれば変えることができるが、基線長
ＢＬ、投光レンズ１２と受光レンズ２２との中心間の距
離Ｓ、投光素子１１と受光素子２１との中心間の距離Ｂ
ＬＤのうちの少なくとも１つを変更することによっても
変えることができる。The above-described determination distance can be changed by changing the threshold value Vth given to the comparator 33. The base length BL, the distance S between the centers of the light projecting lens 12 and the light receiving lens 22, the light emitting element 11 B between the center of the light receiving element 21 and
It can also be changed by changing at least one of the LDs.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した測
距型光センサでは、基本的に１つの判定距離を設定して
物体３の存否を判定するものであるから、異なる距離範
囲に存在する複数個の物体３の距離を同時に測定するこ
とはできない。複数個の物体３の距離を測定する光セン
サは物体３の位置関係に基づいて物体３の配置などを判
断するような場合に有効であることから製品化が要求さ
れている。In the distance-measuring optical sensor described above, basically, one determination distance is set to determine the presence or absence of the object 3. Therefore, a plurality of light sources existing in different distance ranges are determined. It is not possible to measure the distances of the individual objects 3 at the same time. An optical sensor that measures the distance between a plurality of objects 3 is effective in a case where the arrangement of the objects 3 is determined based on the positional relationship of the objects 3, and thus commercialization is required.
【０００８】複数の距離範囲を同時に測定するには、特
開平５−１２６５７０号公報に記載されたもののように
複数個の光センサを用いることが考えられるが、複数組
の光学系が必要になるだけではなく回路系も複数組必要
になるからコスト高になるという問題が生じる。本発明
は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、
比較的簡単な構成ながらも複数の距離を測定可能な測距
型光センサを提供することにある。In order to measure a plurality of distance ranges simultaneously, it is conceivable to use a plurality of optical sensors as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-126570, but a plurality of sets of optical systems are required. In addition to this, a plurality of circuit systems are required, resulting in a problem of high cost. The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to:
An object of the present invention is to provide a distance measuring optical sensor capable of measuring a plurality of distances with a relatively simple configuration.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光ビ
ームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射によ
り物体に形成された投光スポットの像である受光スポッ
トを受光素子の受光面に結像させ受光面上での受光スポ
ットの位置に応じた出力を発生する受光手段と、受光手
段の出力に基づいて物体までの距離が所定の距離範囲内
か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複
数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有
し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数
の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処
理手段はビーム切換手段により形成された各光ビームご
とに物体までの距離を判定するものである。この構成に
よれば、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処
理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定する
から、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くな
り、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較する
と簡単な構成になり低コストになる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation. Receiving means for forming an image in accordance with the position of the light receiving spot on the light receiving surface by forming an image on the light receiving surface, and determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means Signal processing means, the light projecting means has a beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means has a plurality of light spots formed on an object by each light beam within a field of view. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means. According to this configuration, since the light projecting means forms a plurality of light beams and the signal processing means determines the distance to the object for each light beam, the common part increases while measuring the plurality of distances. As a result, as compared with the case where a plurality of optical sensors are provided, the configuration becomes simple and the cost is reduced.
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、受光手段が、受光面の両端間の位置に応じて出力値
の大小が相反する２出力を発生し、信号処理手段が両出
力値の差を閾値と比較することにより物体までの距離が
規定の距離範囲内か否かを判断するものである。この構
成は望ましい実施態様であって、２信号の差に基づいて
物体までの距離を判断するから、信号処理手段の回路構
成が簡単になる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light receiving means generates two outputs whose output values are opposite to each other according to the position between both ends of the light receiving surface, and the signal processing means outputs the two outputs. By comparing the value difference with a threshold value, it is determined whether or not the distance to the object is within a specified distance range. This configuration is a desirable embodiment, and since the distance to the object is determined based on the difference between the two signals, the circuit configuration of the signal processing means is simplified.
【００１１】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、受光手段が、受光面の両端間の位置に応じて出力値
の大小が相反する２出力を発生し、信号処理手段が両出
力値の対数の差を閾値と比較することにより物体までの
距離が規定の距離範囲内か否かを判断するものである。
この構成は望ましい実施態様であって、２信号の比に基
づいて物体までの距離を判断するから、物体の反射率の
影響を受けにくく物体までの距離をより正確に判定する
ことができる。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light receiving means generates two outputs whose output values are opposite in magnitude according to the position between both ends of the light receiving surface, and the signal processing means outputs the two outputs. By comparing the logarithmic difference of the value with a threshold, it is determined whether or not the distance to the object is within a specified distance range.
This configuration is a desirable embodiment, and the distance to the object is determined based on the ratio of the two signals. Therefore, the distance to the object is less likely to be affected by the reflectance of the object, and the distance to the object can be determined more accurately.
【００１２】請求項４の発明は、請求項２または請求項
３の発明において、光ビームを複数本が互いに平行にな
るように形成したものである。この構成によれば、各光
ビームについてほぼ同様の判定条件を用いて距離を判定
することができる。請求項５の発明は、請求項４の発明
において、投光手段の光軸上で物体までの距離を測定す
るものである。請求項６の発明は、請求項４の発明にお
いて、受光手段の光軸上で物体までの距離を測定するも
のである。これらの構成は望ましい実施態様である。According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, a plurality of light beams are formed so as to be parallel to each other. According to this configuration, the distance can be determined using substantially the same determination conditions for each light beam. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the distance to the object is measured on the optical axis of the light projecting means. According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the distance to the object is measured on the optical axis of the light receiving means. These configurations are preferred embodiments.
【００１３】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、少なくとも１本の光ビームを偏向す
るミラーと、受光手段の視野内に配置されていてミラー
で偏向されていない光ビームにより物体に形成された投
光スポットを透過させミラーで偏向された光ビームによ
り物体に形成された投光スポットを反射させるハーフミ
ラーとを備えるものである。この構成によれば、ミラー
とハーフミラーとを設けていることによって、通常は受
光手段の視野内に存在しない物体についても距離の判定
が可能になる。According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, there is provided a mirror for deflecting at least one light beam, and a light which is disposed within the field of view of the light receiving means and is not deflected by the mirror. And a half mirror for transmitting the light spot formed on the object by the beam and reflecting the light spot formed on the object by the light beam deflected by the mirror. According to this configuration, since the mirror and the half mirror are provided, it is possible to determine the distance even for an object that is not normally in the field of view of the light receiving unit.
【００１４】請求項８の発明は、光ビームを物体に照射
する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成され
た投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受
光面に結像させ受光面上での受光スポットの位置に応じ
た出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づい
て物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する
信号処理手段とを備え、受光手段は、３個以上のフォト
ダイオードを一直線上に密接させて配列した受光素子
と、隣接する各一対のフォトダイオードの出力を択一的
に選択する信号切換手段とを備え、信号処理手段は選択
された各一対のフォトダイオードごとに物体までの距離
を判定するものである。この構成によれば、１本の光ビ
ームで複数の物体の距離の測定が可能になり、また１個
のフォトダイオードの寸法が同じであるとすればフォト
ダイオードの個数分だけ物体までの距離の測定範囲を広
げることができる。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an object with a light beam, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by the irradiation of the light beam is formed on a light receiving surface of a light receiving element. Light receiving means for generating an output according to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means. The light receiving means comprises: a light receiving element in which three or more photodiodes are closely arranged in a straight line; and signal switching means for selectively selecting an output of each of the pair of adjacent photodiodes. Is to determine the distance to the object for each selected pair of photodiodes. According to this configuration, the distance between a plurality of objects can be measured with one light beam, and if the dimensions of one photodiode are the same, the distance to the object by the number of photodiodes is reduced. The measurement range can be extended.
【００１５】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、信号処理手段が選択された各一対のフォトダイオー
ドの出力値の差を閾値と比較することにより物体までの
距離が規定の距離範囲内か否かを判断するものである。
この構成は望ましい実施態様であって、各２信号の差に
基づいて物体までの距離を判断するから、信号処理手段
の回路構成が簡単になる。According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, the signal processing means compares the difference between the output values of the selected pair of photodiodes with a threshold value so that the distance to the object is within a predetermined distance range. It is to judge whether it is inside or not.
This configuration is a desirable embodiment, and since the distance to the object is determined based on the difference between the two signals, the circuit configuration of the signal processing means is simplified.
【００１６】請求項１０の発明は、請求項８の発明にお
いて、信号処理手段が選択された各一対のフォトダイオ
ードの出力値の対数の差を閾値と比較することにより物
体までの距離が規定の距離範囲内か否かを判断するもの
である。この構成は望ましい実施態様であって、各２信
号の比に基づいて物体までの距離を判断するから、物体
の反射率の影響を受けにくく物体までの距離をより正確
に判定することができる。According to a tenth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the distance to the object is defined by comparing the logarithmic difference between the output values of the selected pair of photodiodes with the threshold value by the signal processing means. It is to determine whether the distance is within the distance range. This configuration is a desirable embodiment. Since the distance to the object is determined based on the ratio of each of the two signals, the distance to the object is less likely to be affected by the reflectance of the object, and the distance to the object can be determined more accurately.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】 （実施形態１）本実施形態は、基本的には図１４に示し
た従来構成と同様であるから、同機能の構成については
同符号を付して説明を省略し、主として相違点について
のみ説明する。本実施形態では図１、図２に示すよう
に、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，
１２ｂを２組設けて投光手段を構成し、各投光素子１１
ａ，１１ｂの発光タイミングを切り換えるためのスイッ
チ要素ＳＷａ，ＳＷｂと、各スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷ
ｂを択一的にオンにするビーム切換回路１５とを設けて
ビーム切換手段を構成しいる点が従来構成との主な相違
点である。投光素子１１ａ，１１ｂにはレーザダイオー
ドないし発光ダイオードを用いる。本実施形態では発光
ダイオードを用いている。スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂ
には電磁リレーのような機械式接点を持つものを用いる
ことができるが、無接点化するために半導体リレーない
し半導体スイッチ素子を用いるのが望ましい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) This embodiment is basically the same as the conventional configuration shown in FIG. 14, and therefore, the configuration having the same function is denoted by the same reference numeral and the description is omitted. Only the differences will be mainly described. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lens 12a,
12b are provided as two sets of light projecting means.
switch elements SWa and SWb for switching the light emission timings of the light emitting elements a and 11b and the respective switch elements SWa and SW
The main difference from the conventional configuration is that a beam switching circuit 15 is provided by providing a beam switching circuit 15 for selectively turning on b. A laser diode or a light emitting diode is used for the light emitting elements 11a and 11b. In this embodiment, a light emitting diode is used. Switch elements SWa, SWb
Although a relay having a mechanical contact such as an electromagnetic relay can be used, a semiconductor relay or a semiconductor switch element is preferably used in order to eliminate the contact.
【００１８】図１に示す構成では、受光素子２１の受光
面に受光レンズ２２の光軸が直交するように受光素子２
１と受光レンズ２２とを配置して受光手段を構成し、投
光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂ
は、受光レンズ２２の光軸に交差する光ビームをそれぞ
れ形成するとともに両光ビームが互いに平行になるよう
に配置してある。また、図２に示す構成では、各投光素
子１１ａ，１１ｂの投光面に各投光レンズ１２ａ，１２
ｂの光軸が直交するように投光素子１１ａ，１１ｂと投
光レンズ１２ａ，１２ｂとを配置し、投光素子１１ａ，
１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂにより形成され
る各光ビームが互いに平行であって、しかも受光素子２
１の受光面の中心と受光レンズ２２の中心とを結ぶ直線
に交差するように配置してある。In the configuration shown in FIG. 1, the light receiving element 2 is arranged such that the light axis of the light receiving lens 22 is orthogonal to the light receiving surface of the light receiving element 21.
1 and a light receiving lens 22 are arranged to constitute a light receiving means, and light projecting elements 11a and 11b and light projecting lenses 12a and 12b
Are formed so that light beams intersecting with the optical axis of the light receiving lens 22 are formed and both light beams are parallel to each other. Further, in the configuration shown in FIG. 2, the light projecting lenses 12a, 12b are provided on the light projecting surfaces of the light projecting elements 11a, 11b.
The light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b are arranged so that the optical axes of the light projecting elements 11a and 11b are orthogonal to each other.
11b and the light beams formed by the light projecting lenses 12a and 12b are parallel to each other and the light receiving element 2
It is arranged so as to intersect a straight line connecting the center of the light receiving surface of the first light receiving surface and the center of the light receiving lens 22.
【００１９】図１に示す構成は受光素子２１の受光面の
中心と受光レンズ２２の中心とを結ぶ方向（受光レンズ
２２の光軸方向）の距離を測定するものであり、図２に
示す構成は従来構成と同様に投光素子１１ａ，１１ｂの
中心と投光レンズ１２ａ，１２ｂの中心とを結ぶ方向
（投光レンズ１２ａ，１２ｂの光軸方向）の距離を測定
するものであるが、受光素子２１の受光面上での受光ス
ポットの位置と物体３ａ，３ｂまでの距離との関係式に
若干の相違があるのみで基本的な相違はない。The structure shown in FIG. 1 measures the distance in the direction connecting the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 and the center of the light receiving lens 22 (the optical axis direction of the light receiving lens 22), and the structure shown in FIG. Is to measure the distance in the direction connecting the centers of the light projecting elements 11a and 11b and the centers of the light projecting lenses 12a and 12b (the optical axis direction of the light projecting lenses 12a and 12b) as in the conventional configuration. There is only a slight difference in the relational expression between the position of the light receiving spot on the light receiving surface of the element 21 and the distance to the objects 3a and 3b, and there is no basic difference.
【００２０】ビーム切換回路１５は各投光素子１１ａ，
１１ｂを択一的に発光させるようにスイッチ要素ＳＷ
ａ，ＳＷｂのオンオフを制御するから、各投光素子１１
ａ，１１ｂが発光する期間においては従来構成と同様の
動作であって、基線長の異なる光学系を２個設けたこと
になる。つまり、投光側の光学系のみを２系統設け、か
つ各系統ごとに異なるタイミングで投光素子１１ａ，１
１ｂを発光させるようにスイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂと
ビーム切換回路１５とを設けているのであり、従来構成
を２組設ける場合に比較すると部品点数の増加を抑制し
ながらも、距離の異なる２個の物体３ａ，３ｂを検出す
ることが可能になる。ここに、受光素子２１の出力を処
理する信号処理手段としての信号処理回路３０は図１４
に示した従来構成と同様である。つまり、信号処理回路
３０は、電流電圧変換器３１ａ，３１ｂ、引算器３２、
比較器３３、出力制御回路３４により構成される。ただ
し、比較器３３に与える閾値Ｖｔｈは、各投光素子１１
ａ，１１ｂごとに設定され、スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷ
ｂの切換に応じて閾値Ｖｔｈも切り換える。また、ビー
ム切換回路１５と出力制御回路３４とには、発振回路１
３の出力に基づいて生成したタイミング信号、もしくは
外部から与えられるタイミング信号を入力し、各投光素
子１１ａ，１１ｂの発光タイミングに同期した形で出力
制御回路３４の出力を取り出すようにする。つまり、光
ビームごとに物体３ａ，３ｂの距離が判定されることに
なる。The beam switching circuit 15 includes each of the light projecting elements 11a,
11b so as to selectively emit light.
a, SWb on / off control, so that each light emitting element 11
During the period in which light is emitted from a and 11b, the operation is the same as that of the conventional configuration, and two optical systems having different base lengths are provided. That is, only two optical systems on the light projecting side are provided, and the light projecting elements 11a, 11a, 1
The switch elements SWa and SWb and the beam switching circuit 15 are provided so as to emit light from the light emitting device 1b. Objects 3a and 3b can be detected. Here, a signal processing circuit 30 as a signal processing means for processing the output of the light receiving element 21 is shown in FIG.
Is similar to the conventional configuration shown in FIG. That is, the signal processing circuit 30 includes the current-voltage converters 31a and 31b, the subtractor 32,
It comprises a comparator 33 and an output control circuit 34. However, the threshold value Vth given to the comparator 33 is different from the light emitting element 11
a, 11b, the switch elements SWa, SW
The threshold value Vth is also switched according to the switching of b. The oscillation circuit 1 is connected to the beam switching circuit 15 and the output control circuit 34.
A timing signal generated based on the output of the light emitting device 3 or a timing signal given from the outside is input, and the output of the output control circuit 34 is taken out in synchronization with the light emission timing of each of the light emitting elements 11a and 11b. That is, the distance between the objects 3a and 3b is determined for each light beam.
【００２１】上述した光学系では、投光レンズ１２と受
光レンズ２２との少なくとも一方の光軸上で物体３ａ，
３ｂまでの距離を測定しているが、図３に示すように、
どちらの光軸上でもない物体３ａ，３ｂまでの距離を測
定してもよい。投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レン
ズ１２ａ，１２ｂにより形成される２本の光ビームも平
行である必要はない。ただし、光ビームが平行でない場
合には比較器３３に与える閾値Ｖｔｈの設定条件は異な
る。また、閾値Ｖｔｈの設定に関しては安定化した直流
電圧を複数の抵抗により分圧し、各抵抗のうちの少なく
とも１つに可変抵抗器を用いると適宜に設定することが
できる。さらに、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レ
ンズ１２ａ，１２ｂについては２組だけではなく、３組
以上設けてもよい。比較器３３における出力の関係は、
従来構成では遠距離側でＨレベル、近距離側でＬレベル
としており、本実施形態でも同様に設定すればよいが、
この関係は逆であってもよい。また、各組ごとに関係を
異ならせてもよい。In the above-described optical system, the objects 3a and 3a are positioned on at least one optical axis of the light projecting lens 12 and the light receiving lens 22.
Although the distance to 3b is measured, as shown in FIG.
The distance to the objects 3a and 3b that are not on either optical axis may be measured. The two light beams formed by the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b need not be parallel. However, when the light beams are not parallel, the setting conditions of the threshold value Vth given to the comparator 33 are different. The threshold Vth can be appropriately set by dividing the stabilized DC voltage by a plurality of resistors and using a variable resistor for at least one of the resistors. Further, not only two sets of the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b, but three or more sets may be provided. The relationship between the outputs of the comparator 33 is as follows.
In the conventional configuration, the H level is set at the long distance side and the L level is set at the short distance side.
This relationship may be reversed. Further, the relationship may be different for each group.
【００２２】（実施形態２）本実施形態は、受光素子２
１の出力電流ｉ1 ，ｉ2 の処理回路を図４のように構成
したものであって、各電流電圧変換器３１ａ，３１ｂの
出力をそれぞれ対数増幅器３５ａ，３５ｂに入力する点
が実施形態１と異なる。この構成では、各電流電圧変換
器３１ａ，３１ｂの出力をそれぞれＶ1 ，Ｖ2 とする
と、各対数増幅器３５ａ，３５ｂの出力はそれぞれ log
Ｖ1 ， logＶ2 であるから、引算器３２の出力は log
（Ｖ1 ／Ｖ2 ）になり、比較器３３ではこの値を閾値Ｖ
ｔｈと比較することになる。(Embodiment 2) In this embodiment, the light receiving element 2
FIG. 4 shows a processing circuit for the output currents i 1 and i 2 of the first embodiment, and the output of each of the current-to-voltage converters 31a and 31b is input to logarithmic amplifiers 35a and 35b. And different. In this configuration, assuming that the outputs of the current-to-voltage converters 31a and 31b are V 1 and V 2 respectively, the outputs of the logarithmic amplifiers 35a and 35b are log
V 1 and log V 2 , the output of the subtractor 32 is log
(V 1 / V 2 ), and the comparator 33 compares this value with the threshold V
th.
【００２３】ところで、実施形態１の構成は、生産ライ
ンで特定の部品の有無を検出する場合のように、物体３
ａ，３ｂの反射率がほぼ決まっている場合には使用可能
であるが、物体３ａ，３ｂの反射率が未知の場合には誤
検知する可能性がある。つまり、受光素子２１にフォト
ダイオード２１1 ，２１2 を用いており、出力電流が受
光光量に応じて変化するから、引算器３２から出力され
る差（Ｖ1 −Ｖ2 ）は受光光量に応じて変化することに
なる。その結果、物体３ａ，３ｂの反射率に応じて差
（Ｖ1 −Ｖ2 ）が閾値Ｖｔｈを越える距離が異なってし
まう問題が生じる。これに対して、本実施形態のよう
に、対数増幅器３５ａ，３５ｂを用いると、電流電圧変
換器３１ａ，３１ｂの出力Ｖ1 ，Ｖ2 の比Ｖ1 ／Ｖ2 に
相当する出力が得られるから、物体３ａ，３ｂの反射率
の影響を受けにくくなる。つまり、受光スポットの受光
強度が受光素子２１のダイナミックレンジの範囲内であ
れば、物体３ａ，３ｂの反射率の相違による影響を受け
ることなく物体３ａ，３ｂまでの距離を求めることがで
きるのである。他の構成および動作は実施形態１と同様
である。なお、引算器３２の出力 log（Ｖ1 ／Ｖ2 ）と
閾値Ｖｔｈとの大小関係がどのようなときに比較器３３
からの出力をＨレベルとするかは適宜に設定すればよ
い。By the way, the configuration of the first embodiment is similar to the case of detecting the presence or absence of a specific part on a production line.
It can be used when the reflectances of a and 3b are almost fixed, but may be erroneously detected when the reflectances of the objects 3a and 3b are unknown. That is, since the photodiodes 21 1 and 21 2 are used for the light receiving element 21 and the output current changes according to the amount of received light, the difference (V 1 −V 2 ) output from the subtracter 32 is equal to the amount of received light. Will change accordingly. As a result, there occurs a problem that the distance at which the difference (V 1 −V 2 ) exceeds the threshold value Vth differs according to the reflectance of the objects 3a and 3b. In contrast, as in this embodiment, the logarithmic amplifier 35a, the use of 35b, current-voltage converter 31a, because the output is obtained which corresponds to the ratio V 1 / V 2 of the output V 1, V 2 of 31b , And are less affected by the reflectance of the objects 3a and 3b. That is, if the light receiving intensity of the light receiving spot is within the dynamic range of the light receiving element 21, the distance to the objects 3a and 3b can be obtained without being affected by the difference in the reflectance of the objects 3a and 3b. . Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. When the magnitude relation between the output log (V 1 / V 2 ) of the subtracter 32 and the threshold value Vth is large, the comparator 33
Whether the output from is set to the H level may be appropriately set.
【００２４】（実施形態３）実施形態１、２は投光素子
１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂを２個
ずつ設けたものであったが、本実施形態は、図５に示す
ように、受光素子２１として３個以上のフォトダイオー
ド２１1 ，２１2 ，……を一直線上に密接させて配置し
たものを用い、各フォトダイオード２１1 ，２１2 ，…
…の出力を順次取り出すために、各フォトダイオード２
１1 ，２１2 ，……の出力端に挿入した複数のスイッチ
要素Ｓ1 ，Ｓ2 ，……と、スイッチ要素Ｓ1 ，Ｓ2 ，…
…のオンオフを制御する信号切換回路３６とを信号切換
手段として備える。図５において信号処理回路３０とし
て示したものは、実施形態１における電流電圧変換器３
１ａ，３１ｂ、引算器３２、比較器３３、出力制御回路
３４を備えたもの、もしくは実施形態２のように実施形
態１の信号処理回路３０に対数増幅器３５ａ，３５ｂを
付加した構成のものを用いることができる。(Embodiment 3) In Embodiments 1 and 2, two light emitting elements 11a and 11b and two light emitting lenses 12a and 12b are provided. In this embodiment, as shown in FIG. , And three or more photodiodes 21 1 , 21 2 ,... Are arranged in close contact on a straight line as the light receiving element 21, and each photodiode 21 1 , 21 2 ,.
.. In order to take out the output of
1 1, 21 2, a plurality of switching element S 1 which is inserted into the output end of the ......, S 2, ...... and, switching element S 1, S 2, ...
And a signal switching circuit 36 for controlling the on / off of... As signal switching means. The signal processing circuit 30 shown in FIG.
1a, 31b, a subtractor 32, a comparator 33, an output control circuit 34, or a configuration in which logarithmic amplifiers 35a, 35b are added to the signal processing circuit 30 of the first embodiment as in the second embodiment. Can be used.
【００２５】図５は模式的に示した図であって、スイッ
チ要素Ｓ1 ，Ｓ2 ，……を１系統のみ設けた状態で示し
ているが、実際には信号処理回路３０に２系統の信号を
入力する必要があるから、各フォトダイオード２１1 ，
２１2 ，……ごとにスイッチ要素Ｓ1 ，Ｓ2 ，……も２
系統設けられることになる。したがって、信号切換回路
３６により選択された隣接する一対のフォトダイオード
２１1 ，２１2 ，……の一方は信号処理回路３０の一方
の入力端に接続され他方が信号処理回路３０の他方の入
力端に接続されることになる。FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which only one system of switch elements S 1 , S 2 ,... Is provided. Since it is necessary to input a signal, each photodiode 21 1 ,
21 2, switching element S 1 for each ......, S 2, also ...... 2
A system will be provided. Therefore, one of the pair of adjacent photodiodes 21 1 , 21 2 ,... Selected by the signal switching circuit 36 is connected to one input terminal of the signal processing circuit 30 and the other is connected to the other input terminal of the signal processing circuit 30. Will be connected.
【００２６】信号切換回路３６は、発振回路１３の出力
に基づいて生成されるタイミング信号、もしくは外部か
ら与えられるタイミング信号によりスイッチ要素Ｓ1 ，
Ｓ2，……を選択し、信号処理回路３０にも同様のタイ
ミング信号が入力されることにより、各一対のフォトダ
イオード２１1 ，２１2 ，……を組み合わせた状態での
距離測定の結果を分離して取り出すようにしてある。The signal switching circuit 36 switches the switching elements S 1 , S 1 by a timing signal generated based on the output of the oscillation circuit 13 or an externally applied timing signal.
By selecting S 2 ,... And inputting the same timing signal to the signal processing circuit 30, the result of distance measurement in a state where each pair of photodiodes 21 1 , 21 2 ,. They are separated and taken out.
【００２７】各１個のフォトダイオード２１1 ，２
１2 ，……の長さが、２個のフォトダイオード２１1 ，
２１2 を用いた受光素子２１における各１個のフォトダ
イオード２１1 ，２１2 の長さと等しいものとし、その
１個のフォトダイオード２１1 ，２１2 ，……の長さを
Ｋとすれば、ｎ個のフォトダイオード２１1 ，２１2 ，
……の受光面はｎ・Ｋの長さ寸法になる。つまり、２個
のフォトダイオード２１1，２１2 を用いた受光素子２
１に比較すると、距離の測定範囲がｎ／２倍になる。Each one of the photodiodes 21 1 , 2
1 2 ,... Are two photodiodes 21 1 ,.
21 2 shall each one photodiode 21 1, 21 2 equal to the length of the light receiving element 21 with, if its one photodiode 21 1, 21 2, the length of the ...... and K, n photodiodes 21 1 , 21 2 ,
The light receiving surface of... Has a length of n · K. That is, the light receiving element 2 using the two photodiodes 21 1 and 21 2
Compared to 1, the measurement range of the distance is n / 2 times.
【００２８】図５には投光レンズ１２の光軸が投光素子
１１の投光面に直交するとともに、その光軸上での物体
３ａ，３ｂまでの距離を求めるものを示しているが、図
６、図７に示すように、投光レンズ１２の光軸は投光素
子１１の投光面に必ずしも直交していなくてもよい。他
の構成および動作は実施形態１、２と同様である。 （実施形態４）本実施形態は、図８に示すように、図１
に示した実施形態１の構成において、投光素子１１ａお
よび投光レンズ１２ａにより形成された光ビームをミラ
ー２３により偏向したものであり、偏向された光ビーム
により物体３ａに形成された投光スポットを受光レンズ
２２を通して受光素子２１に結像させるために、受光レ
ンズ２２の光軸上にはハーフミラー２４を配置してあ
る。投光素子１１ｂおよび投光レンズ１２ｂにより形成
された光ビームにより物体３ｂに形成された投光スポッ
トは、ハーフミラー２４を通して受光素子２１の受光面
に結像される。すなわち、図１に示した実施形態１の構
成では２本の光ビームが平行であるから物体３ａ，３ｂ
の位置によっては検出することができない場合がある
が、本実施形態ではミラー２３を設けて光ビームを偏向
し、さらにハーフミラー２４を設けて受光素子２１の視
野内に投光スポットを位置させるから、光ビームの上に
物体３ａ，３ｂが存在しない場合でもミラー２３を用い
て物体３ａ，３ｂに光ビームを照射することが可能にな
るのである。FIG. 5 shows an example in which the optical axis of the light projecting lens 12 is orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11 and the distances to the objects 3a and 3b on the optical axis are shown. As shown in FIGS. 6 and 7, the optical axis of the light projecting lens 12 does not necessarily need to be orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11. Other configurations and operations are the same as those of the first and second embodiments. (Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG.
Is a configuration in which the light beam formed by the light projecting element 11a and the light projecting lens 12a is deflected by the mirror 23, and the light spot formed on the object 3a by the deflected light beam. In order to form an image on the light receiving element 21 through the light receiving lens 22, a half mirror 24 is arranged on the optical axis of the light receiving lens 22. The light spot formed on the object 3b by the light beam formed by the light projecting element 11b and the light projecting lens 12b is imaged on the light receiving surface of the light receiving element 21 through the half mirror 24. That is, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, since the two light beams are parallel, the objects 3a and 3b
However, in this embodiment, the light beam is deflected by providing the mirror 23, and the half mirror 24 is further provided to position the light projection spot within the field of view of the light receiving element 21 in this embodiment. Even when the objects 3a and 3b do not exist on the light beam, it is possible to irradiate the objects 3a and 3b with the light beam using the mirror 23.
【００２９】図８に示すものは投光素子１１ａと投光レ
ンズ１２ａとにより形成された光ビームをミラー２３に
より偏向するものであるが、図９のように投光素子１１
ｂと投光レンズ１２ｂとにより形成された光ビームをミ
ラー２３により偏向してもよい。この場合も受光レンズ
２２の光軸上にハーフミラー２４が配置される。図１
０、図１１に示すものは、それぞれ図２に示した実施形
態１と同様の構成において、２本の光ビームのうちの一
方をミラー２３により偏向し、受光素子２１の中心と受
光レンズ２２の中心とを結ぶ直線上にハーフミラー２４
を配置したものである。この構成も同様に機能する。さ
らに、図１２、図１３に示すように、図３に示した実施
形態１と同様の構成においてもミラー２３とハーフミラ
ー２４とを用いるようにしてもよい。FIG. 8 deflects the light beam formed by the light projecting element 11a and the light projecting lens 12a by the mirror 23. As shown in FIG.
The light beam formed by b and the light projecting lens 12b may be deflected by the mirror 23. Also in this case, the half mirror 24 is arranged on the optical axis of the light receiving lens 22. FIG.
In the configuration shown in FIGS. 0 and 11, one of the two light beams is deflected by a mirror 23 in the same configuration as the first embodiment shown in FIG. Half mirror 24 on the straight line connecting the center
Is arranged. This configuration works similarly. Further, as shown in FIGS. 12 and 13, the mirror 23 and the half mirror 24 may be used in the same configuration as the first embodiment shown in FIG.
【００３０】ミラー２３やハーフミラー２４を用いる
と、様々な位置に存在する物体３ａ，３ｂを受光素子２
１の受光面の有効長が限られている場合でも検出可能に
なるのである。つまり、受光素子２１の視野外に存在す
る物体３ａ，３ｂについて距離の判定が可能になる。他
の構成および動作は実施形態と同様である。また、信号
処理回路３０には実施形態１、２と同様の構成を採用す
ればよい。なお、ミラー２３は光ビームを偏向可能なも
のであれば他の部材を用いてもよく、ハーフミラー２４
についても光路を分離し合成することが可能なものであ
れば他の部材を用いてもよい。When the mirror 23 and the half mirror 24 are used, the objects 3a and 3b at various positions
Even if the effective length of one light receiving surface is limited, detection is possible. That is, the distance can be determined for the objects 3a and 3b existing outside the field of view of the light receiving element 21. Other configurations and operations are the same as those of the embodiment. In addition, the signal processing circuit 30 may have the same configuration as the first and second embodiments. The mirror 23 may be another member as long as it can deflect the light beam.
Other members may be used as long as the members can separate and combine the optical paths.
【００３１】[0031]
【発明の効果】請求項１の発明は、光ビームを物体に照
射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成さ
れた投光スポットの像である受光スポットを受光素子の
受光面に結像させ受光面上での受光スポットの位置に応
じた出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づ
いて物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定す
る信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビーム
を択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は
各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポット
が視野内に入るように配置され、信号処理手段はビーム
切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの
距離を判定するものであり、投光手段が複数本の光ビー
ムを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体ま
での距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも
共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設け
る場合に比較すると簡単な構成になり低コストになると
いう利点がある。According to the first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by irradiating the light beam on a light receiving surface of the light receiving element. Light receiving means for forming an image and generating an output corresponding to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means. Wherein the light projecting means has beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means includes a plurality of light spots formed on an object by the respective light beams so as to enter a visual field. The signal processing means is arranged to determine the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, the light projecting means forms a plurality of light beams, and the signal processing means Judge the distance to the object From, even while measuring a plurality of distances becomes many common parts, resulting in an advantage that it becomes cost will compare the simple configuration in the case of providing an optical sensor of the plurality.
【００３２】請求項２の発明のように、受光手段が、受
光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２
出力を発生し、信号処理手段が両出力値の差を閾値と比
較することにより物体までの距離が規定の距離範囲内か
否かを判断するものでは、２信号の差に基づいて物体ま
での距離を判断するから、信号処理手段の回路構成が簡
単になるという利点がある。According to the second aspect of the present invention, the light receiving means is arranged such that the magnitudes of the output values are inconsistent depending on the position between both ends of the light receiving surface.
When the signal processing means generates an output and determines whether the distance to the object is within a specified distance range by comparing the difference between the two output values with a threshold value, Since the distance is determined, there is an advantage that the circuit configuration of the signal processing means is simplified.
【００３３】請求項３の発明のように、受光手段が、受
光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２
出力を発生し、信号処理手段が両出力値の対数の差を閾
値と比較することにより物体までの距離が規定の距離範
囲内か否かを判断するものでは、２信号の比に基づいて
物体までの距離を判断するから、物体の反射率の影響を
受けにくく物体までの距離をより正確に判定することが
できるという利点がある。According to a third aspect of the present invention, the light receiving means is arranged such that the magnitudes of the output values are inconsistent depending on the position between both ends of the light receiving surface.
In the case where an output is generated and the signal processing means determines whether the distance to the object is within a specified distance range by comparing the logarithmic difference between the two output values with a threshold value, the object is determined based on the ratio of the two signals. Since the distance to the object is determined, there is an advantage that the distance to the object is less likely to be affected by the reflectance of the object and the distance to the object can be determined more accurately.
【００３４】請求項４の発明のように、光ビームを複数
本が互いに平行になるように形成したものでは、各光ビ
ームについてほぼ同様の判定条件を用いて距離を判定す
ることができ、判定条件の設定が容易であるという利点
がある。請求項７の発明のように、少なくとも１本の光
ビームを偏向するミラーと、受光手段の視野内に配置さ
れていてミラーで偏向されていない光ビームにより物体
に形成された投光スポットを透過させミラーで偏向され
た光ビームにより物体に形成された投光スポットを反射
させるハーフミラーとを備えるものでは、ミラーとハー
フミラーとを設けていることによって、通常は受光手段
の視野内に存在しない物体についても距離の判定が可能
になるという利点がある。According to the fourth aspect of the present invention, when a plurality of light beams are formed so as to be parallel to each other, the distance can be determined for each light beam using substantially the same determination conditions. There is an advantage that conditions can be easily set. A mirror for deflecting at least one light beam and a light spot formed on an object by a light beam that is arranged in the field of view of the light receiving means and is not deflected by the mirror. In a device having a half mirror for reflecting a light spot formed on an object by a light beam deflected by a mirror, the mirror and the half mirror are provided so that the light beam does not normally exist in the field of view of the light receiving means. There is an advantage that the distance can be determined for an object.
【００３５】請求項８の発明は、光ビームを物体に照射
する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成され
た投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受
光面に結像させ受光面上での受光スポットの位置に応じ
た出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づい
て物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する
信号処理手段とを備え、受光手段は、３個以上のフォト
ダイオードを一直線上に密接させて配列した受光素子
と、隣接する各一対のフォトダイオードの出力を択一的
に選択する信号切換手段とを備え、信号処理手段は選択
された各一対のフォトダイオードごとに物体までの距離
を判定するものであり、１本の光ビームで複数の物体の
距離の測定が可能になり、また１個のフォトダイオード
の寸法が同じであるとすればフォトダイオードの個数分
だけ物体までの距離の測定範囲を広げることができると
いう利点がある。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation, is formed on a light receiving surface of a light receiving element. Light receiving means for generating an output according to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means. The light receiving means comprises: a light receiving element in which three or more photodiodes are closely arranged in a straight line; and signal switching means for selectively selecting an output of each of the pair of adjacent photodiodes. Is used to determine the distance to an object for each selected pair of photodiodes. It is possible to measure the distance to a plurality of objects with one light beam, and the size of one photodiode is the same. Is There is an advantage that it is possible to widen the measuring range of the distance to the object by the number fraction of the photodiode if.
【００３６】請求項９の発明のように、信号処理手段が
選択された各一対のフォトダイオードの出力値の差を閾
値と比較することにより物体までの距離が規定の距離範
囲内か否かを判断するものでは、各２信号の差に基づい
て物体までの距離を判断するから、信号処理手段の回路
構成が簡単になるという利点がある。請求項１０の発明
のように、信号処理手段が選択された各一対のフォトダ
イオードの出力値の対数の差を閾値と比較することによ
り物体までの距離が規定の距離範囲内か否かを判断する
ものでは、各２信号の比に基づいて物体までの距離を判
断するから、物体の反射率の影響を受けにくく物体まで
の距離をより正確に判定することができるという利点が
ある。According to a ninth aspect of the present invention, the signal processing means compares the difference between the output values of the selected pair of photodiodes with a threshold value to determine whether the distance to the object is within a specified distance range. In the determination, since the distance to the object is determined based on the difference between the two signals, there is an advantage that the circuit configuration of the signal processing means is simplified. According to a tenth aspect of the present invention, the signal processing means determines whether or not the distance to the object is within a specified distance range by comparing the difference between the logarithms of the output values of the selected pair of photodiodes with a threshold value. In this method, the distance to the object is determined based on the ratio of the two signals. Therefore, there is an advantage that the distance to the object is less likely to be affected by the reflectance of the object and the distance to the object can be determined more accurately.
【図１】実施形態１を示す要部構成図である。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment.
【図２】実施形態１の他例を示す要部構成図である。FIG. 2 is a main part configuration diagram showing another example of the first embodiment.
【図３】実施形態１のさらに他例を示す要部構成図であ
る。FIG. 3 is a main part configuration diagram showing still another example of the first embodiment.
【図４】実施形態２の要部ブロック図である。FIG. 4 is a main part block diagram of a second embodiment.
【図５】実施形態３を示す要部構成図である。FIG. 5 is a main part configuration diagram showing a third embodiment.
【図６】実施形態３の他例を示す要部構成図である。FIG. 6 is a main part configuration diagram showing another example of the third embodiment.
【図７】実施形態３のさらに他例を示す要部構成図であ
る。FIG. 7 is a main part configuration diagram showing still another example of the third embodiment.
【図８】実施形態４を示す要部構成図である。FIG. 8 is a main part configuration diagram showing a fourth embodiment.
【図９】実施形態４の他例を示す要部構成図である。FIG. 9 is a main part configuration diagram showing another example of the fourth embodiment.
【図１０】実施形態４の別例を示す要部構成図である。FIG. 10 is a main part configuration diagram showing another example of the fourth embodiment.
【図１１】実施形態４のさらに別例を示す要部構成図で
ある。FIG. 11 is a main part configuration diagram showing still another example of the fourth embodiment.
【図１２】実施形態４のまた他の例を示す要部構成図で
ある。FIG. 12 is a main part configuration diagram showing still another example of the fourth embodiment.
【図１３】実施形態４のさらにまた他の例を示す要部構
成図である。FIG. 13 is a main part configuration diagram showing still another example of the fourth embodiment.
【図１４】従来例を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a conventional example.
３ａ，３ｂ 物体 １１ａ，１１ｂ 投光素子 １２ａ，１２ｂ 投光レンズ １５ ビーム切換回路 ２１ 受光素子 ２１1 ，２１2 ，…… フォトダイオード ２２ 受光レンズ ２３ ミラー ２４ ハーフミラー ３０ 信号処理回路 ３１ａ，３１ｂ 電流電圧変換器 ３２ 引算器 ３３ 比較器 ３４ 出力制御回路 ３５ａ，３５ｂ 対数増幅器 ３６ 信号切換回路3a, 3b object 11a, 11b projecting elements 12a, 12b projecting lens 15 the beam switching circuit 21 receiving element 21 1, 21 2, ... photodiode 22 receiving lens 23 mirror 24 a half mirror 30 the signal processing circuit 31a, 31b current voltage Converter 32 Subtractor 33 Comparator 34 Output control circuit 35a, 35b Logarithmic amplifier 36 Signal switching circuit
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成９年９月８日[Submission date] September 8, 1997
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項１[Correction target item name] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項８[Correction target item name] Claim 8
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００２[Correction target item name] 0002
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、物体までの距離を三角測量法
の原理に基づいて光学的に測定し、物体が規定の距離範
囲に存在するか否かを検出する測距型光センサが提供さ
れている。この種の光センサは、図１４に示すように、
投光素子１１および投光レンズ１２を用いて形成した光
ビームを物体３に照射し、物体３の表面に形成されたパ
ターン（一般には点状パターンであり投光手段からの光
により形成されるから投光スポットという）を受光レン
ズ２２を通して受光素子２１の受光面に集光させ、受光
素子２１の受光面上での光スポット（受光面に形成され
た光スポットであるから受光スポットという）の位置を
検出することによって物体３までの距離を測定する。受
光素子２１は受光面上での受光スポットの位置に応じた
出力値が得られるものであって、一般には２個のフォト
ダイオード２１1 ，２１2 を一直線上に密接させて配列
したものやＰＳＤなどが用いられている。受光素子２１
の受光面と受光レンズ２２との距離Ｓ、投光レンズ１２
の中心（光ビーム）と受光レンズ２２の中心との距離Ｂ
Ｌは固定されており、距離ＢＬが三角測量法における基
線長になる。なお、投光素子１１と受光素子２１との距
離ＢＬＤも固定されている。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been provided a distance measuring optical sensor which optically measures the distance to an object based on the principle of triangulation and detects whether or not the object is within a specified distance range. ing. This type of optical sensor, as shown in FIG.
The object 3 is irradiated with a light beam formed by using the light projecting element 11 and the light projecting lens 12, and a pattern (generally a dot pattern, which is formed by light from the light projecting means) formed on the surface of the object 3. from the) of the projected light spot is focused on the light receiving surface of the light receiving element 21 through the light receiving lens 22, the light spot on the light receiving surface of the light receiving element 21 (called light spot from a light spot formed on the light receiving surface) The distance to the object 3 is measured by detecting the position. The light receiving element 21 is capable of obtaining an output value corresponding to the position of a light receiving spot on the light receiving surface. In general, a photodiode in which two photodiodes 21 1 and 21 2 are closely arranged in a straight line or a PSD is used. Are used. Light receiving element 21
The distance S between the light receiving surface and the light receiving lens 22,
B between the center of the lens (light beam) and the center of the light receiving lens 22
L is fixed, and the distance BL is the base line length in the triangulation method. The distance BLD between the light emitting element 11 and the light receiving element 21 is also fixed.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Correction target item name] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００３】いま、物体３が投光レンズ１２の中心から
距離Ｌに位置しているときに、受光素子２１の受光面の
中心に受光スポットが形成されているものとして、物体
３が投光レンズ１２の中心から距離（Ｌ＋ΔＬ）の位置
に移動したときに、受光スポットが受光素子２１の受光
面上で−Δｘだけ移動したとする。Ｌ≫ΔＬであるか
ら、次式が成立する。−Δｘ≒ΔＬ・Ｓ・ＢＬ／Ｌ2 受光素子２１として同特性の２個のフォトダイオード２
１1 ，２１2 を一直線上に配列したものを用い、かつ物
体３までの距離が変化したときに受光スポットが移動す
る方向に両フォトダイオード２１1 ，２１2 を配列し、
受光スポットが受光面の中心に形成されているときに両
フォトダイオード２１1 ，２１2 の出力電流が等しくな
るとすれば、受光スポットが−Δｘだけ移動すると移動
分に応じて両フォトダイオード２１1 ，２１2 の出力電
流に差が生じる。つまり、両出力電流の差を求めると基
準の距離Ｌから物体３が移動した距離ΔＬを求めること
ができる。When the object 3 is located at a distance L from the center of the light projecting lens 12, it is assumed that a light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 and the object 3 is It is assumed that the light receiving spot has moved by -Δx on the light receiving surface of the light receiving element 21 when the light receiving spot has moved to a position (L + ΔL) from the center of the light receiving element 12. Is L≫ΔL
Then, the following equation is established. -Δx ≒ ΔL · S · BL / L 2 two photodiodes 2 having the same characteristics as the light receiving element 21
1 1, 21 2 with those arranged in a straight line, and both the photodiode 21 1 in the direction in which the light receiving spot moves when the distance changes to the object 3, 21 2 and the sequence,
Assuming that the output currents of the two photodiodes 21 1 and 212 become equal when the light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface, when the light receiving spot moves by −Δx, the two photodiodes 21 1 and 212 move in accordance with the amount of movement. difference in 21 second output current. That is, when the difference between the two output currents is obtained, the distance ΔL by which the object 3 has moved can be obtained from the reference distance L.
【手続補正５】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００９[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光ビ
ームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射によ
り物体に形成された投光スポットの像である受光スポッ
トを受光素子の受光面に集光させ受光面上での受光スポ
ットの位置に応じた出力を発生する受光手段と、受光手
段の出力に基づいて物体までの距離が所定の距離範囲内
か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複
数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有
し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数
の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処
理手段はビーム切換手段により形成された各光ビームご
とに物体までの距離を判定するものである。この構成に
よれば、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処
理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定する
から、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くな
り、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較する
と簡単な構成になり低コストになる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation. A light receiving means for generating an output in accordance with the position of the light receiving spot on the light receiving surface by condensing the light on the light receiving surface of the light receiving surface; Signal processing means, the light projecting means has a beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means has a plurality of light spots formed on an object by each light beam within a field of view. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means. According to this configuration, since the light projecting means forms a plurality of light beams and the signal processing means determines the distance to the object for each light beam, the common part increases while measuring the plurality of distances. As a result, as compared with the case where a plurality of optical sensors are provided, the configuration becomes simple and the cost is reduced.
【手続補正６】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１４[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１４】請求項８の発明は、光ビームを物体に照射
する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成され
た投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受
光面に集光させ受光面上での受光スポットの位置に応じ
た出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づい
て物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する
信号処理手段とを備え、受光手段は、３個以上のフォト
ダイオードを一直線上に密接させて配列した受光素子
と、隣接する各一対のフォトダイオードの出力を択一的
に選択する信号切換手段とを備え、信号処理手段は選択
された各一対のフォトダイオードごとに物体までの距離
を判定するものである。この構成によれば、１本の光ビ
ームで複数の物体の距離の測定が可能になり、また１個
のフォトダイオードの寸法が同じであるとすればフォト
ダイオードの個数分だけ物体までの距離の測定範囲を広
げることができる。[0014] The invention of claim 8 includes a condenser and a light emitting means for irradiating a light beam on an object, the light-receiving spot is an image of the projected light spot formed on the object by irradiation of light beams on the light receiving surface of the light receiving element Light receiving means for generating an output according to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means. The light receiving means comprises: a light receiving element in which three or more photodiodes are closely arranged in a straight line; and signal switching means for selectively selecting an output of each of the pair of adjacent photodiodes. Is to determine the distance to the object for each selected pair of photodiodes. According to this configuration, the distance between a plurality of objects can be measured with one light beam, and if the dimensions of one photodiode are the same, the distance to the object by the number of photodiodes is reduced. The measurement range can be extended.
【手続補正７】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２０】ビーム切換回路１５は各投光素子１１ａ，
１１ｂを択一的に発光させるようにスイッチ要素ＳＷ
ａ，ＳＷｂのオンオフを制御するから、各投光素子１１
ａ，１１ｂが発光する期間においては従来構成と同様の
動作であって、基線長の異なる光学系を２個設けたこと
になる。つまり、投光側の光学系のみを２系統設け、か
つ各系統ごとに異なるタイミングで投光素子１１ａ，１
１ｂを発光させるようにスイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂと
ビーム切換回路１５とを設けているのであり、従来構成
を２組設ける場合に比較すると部品点数の増加を抑制し
ながらも、距離の異なる２個の物体３ａ，３ｂを検出す
ることが可能になる。ここに、受光素子２１の出力を処
理する信号処理手段としての信号処理回路３０は図１４
に示した従来構成と同様である。つまり、信号処理回路
３０は、電流電圧変換器３１ａ，３１ｂ、引算器３２、
比較器３３、出力制御回路３４により構成される。ま
た、ビーム切換回路１５と出力制御回路３４とには、発
振回路１３の出力に基づいて生成したタイミング信号、
もしくは外部から与えられるタイミング信号を入力し、
各投光素子１１ａ，１１ｂの発光タイミングに従続した
形で出力制御回路３４の出力を取り出すようにする。つ
まり、光ビームごとに物体３ａ，３ｂの距離が判定され
ることになる。The beam switching circuit 15 includes each of the light projecting elements 11a,
11b so as to selectively emit light.
a, SWb on / off control, so that each light emitting element 11
During the period in which a and 11b emit light, the same
In operation, two optical systems with different baseline lengths are provided
become. That is, only two optical systems on the light emitting side are provided,
Light emitting elements 11a, 1 at different timings for each system.
1b to emit light.
A beam switching circuit 15 is provided.
In comparison with the case where two sets are provided, the increase in the number of parts is suppressed.
While detecting two objects 3a and 3b at different distances
It becomes possible. Here, the output of the light receiving element 21 is processed.
A signal processing circuit 30 as a signal processing means for
Is similar to the conventional configuration shown in FIG. That is, the signal processing circuit
30 is a current-voltage converter 31a, 31b, a subtractor 32,
Comprised of a comparator 33 and an output control circuit 34. Ma
The beam switching circuit 15 and the output control circuit 34
A timing signal generated based on the output of the oscillation circuit 13,
Or input a timing signal given from the outside,
The light emission timing of each light emitting element 11a, 11bSuccessiondid
The output of the output control circuit 34 is taken out in a form. One
That is, the distance between the objects 3a and 3b is determined for each light beam.
Will be.
【手続補正８】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２１[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２１】上述した光学系では、投光レンズ１２と受
光レンズ２２との少なくとも一方の光軸上で物体３ａ，
３ｂまでの距離を測定しているが、図３に示すように、
どちらの光軸上でもない物体３ａ，３ｂまでの距離を測
定してもよい。投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レン
ズ１２ａ，１２ｂにより形成される２本の光ビームも平
行である必要はない。また、閾値Ｖｔｈの設定に関して
は安定化した直流電圧を複数の抵抗により分圧し、各抵
抗のうちの少なくとも１つに可変抵抗器を用いると適宜
に設定することができる。さらに、投光素子１１ａ，１
１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂについては２組だ
けではなく、３組以上設けてもよい。比較器３３におけ
る出力の関係は、従来構成では遠距離側でＨレベル、近
距離側でＬレベルとしており、本実施形態でも同様に設
定すればよいが、この関係は逆であってもよい。また、
各組ごとに関係を異ならせてもよい。In the above-described optical system, the objects 3a and 3a are positioned on at least one optical axis of the light projecting lens 12 and the light receiving lens 22.
Although the distance to 3b is measured, as shown in FIG.
The distance to the objects 3a and 3b that are not on either optical axis may be measured. The two light beams formed by the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b need not be parallel . Also, with respect to the setting of the threshold Vth can be set appropriately when divided by a plurality of resistors DC voltage stabilized, using a variable resistor to at least one of the resistors. Further, the light emitting elements 11a, 1
About 1b and light projection lenses 12a and 12b, not only two sets but three or more sets may be provided. In the conventional configuration, the output relationship in the comparator 33 is H level on the long distance side and L level on the short distance side, and may be set in the same manner in the present embodiment. However, this relationship may be reversed. Also,
The relationship may be different for each set.
【手続補正９】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２８[Correction target item name] 0028
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００２８】図５には投光レンズ１２の光軸が投光素子
１１の投光面に直交するとともに、その光軸上での物体
３ａ，３ｂまでの距離を求めるものを示しているが、図
６、図７に示すように、投光レンズ１２の光軸は投光素
子１１の投光面に必ずしも直交していなくてもよい。他
の構成および動作は実施形態１、２と同様である。 （実施形態４）本実施形態は、図８に示すように、図１
に示した実施形態１の構成において、投光素子１１ａお
よび投光レンズ１２ａにより形成された光ビームをミラ
ー２３により偏向したものであり、偏向された光ビーム
により物体３ａに形成された投光スポットを受光レンズ
２２を通して受光素子２１に集光させるために、受光レ
ンズ２２の光軸上にはハーフミラー２４を配置してあ
る。投光素子１１ｂおよび投光レンズ１２ｂにより形成
された光ビームにより物体３ｂに形成された投光スポッ
トは、ハーフミラー２４を通して受光素子２１の受光面
に集光される。すなわち、図１に示した実施形態１の構
成では２本の光ビームが平行であるから物体３ａ，３ｂ
の位置によっては検出することができない場合がある
が、本実施形態ではミラー２３を設けて光ビームを偏向
し、さらにハーフミラー２４を設けて受光素子２１の視
野内に投光スポットを位置させるから、光ビームの上に
物体３ａ，３ｂが存在しない場合でもミラー２３を用い
て物体３ａ，３ｂに光ビームを照射することが可能にな
るのである。FIG. 5 shows an example in which the optical axis of the light projecting lens 12 is orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11 and the distances to the objects 3a and 3b on the optical axis are shown. As shown in FIGS. 6 and 7, the optical axis of the light projecting lens 12 does not necessarily need to be orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11. Other configurations and operations are the same as those of the first and second embodiments. (Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG.
Is a configuration in which the light beam formed by the light projecting element 11a and the light projecting lens 12a is deflected by the mirror 23, and the light spot formed on the object 3a by the deflected light beam. A half mirror 24 is arranged on the optical axis of the light receiving lens 22 in order to condense the light to the light receiving element 21 through the light receiving lens 22. The light spot formed on the object 3b by the light beam formed by the light projecting element 11b and the light projecting lens 12b is focused on the light receiving surface of the light receiving element 21 through the half mirror 24. That is, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, since the two light beams are parallel, the objects 3a and 3b
However, in this embodiment, the light beam is deflected by providing the mirror 23, and the half mirror 24 is further provided to position the light projection spot within the field of view of the light receiving element 21 in this embodiment. Even when the objects 3a and 3b do not exist on the light beam, it is possible to irradiate the objects 3a and 3b with the light beam using the mirror 23.
【手続補正１０】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３１[Correction target item name] 0031
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００３１】[0031]
【発明の効果】請求項１の発明は、光ビームを物体に照
射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成さ
れた投光スポットの像である受光スポットを受光素子の
受光面に集光させ受光面上での受光スポットの位置に応
じた出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づ
いて物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定す
る信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビーム
を択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は
各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポット
が視野内に入るように配置され、信号処理手段はビーム
切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの
距離を判定するものであり、投光手段が複数本の光ビー
ムを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体ま
での距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも
共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設け
る場合に比較すると簡単な構成になり低コストになると
いう利点がある。According to the first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of a light projecting spot formed on the object by irradiating the light beam on a light receiving surface of the light receiving element. Light- receiving means for generating an output corresponding to the position of the light-receiving spot on the light-receiving surface and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light-receiving means; Wherein the light projecting means has beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means includes a plurality of light spots formed on an object by the respective light beams so as to enter a visual field. The signal processing means is arranged to determine the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, the light projecting means forms a plurality of light beams, and the signal processing means Judge the distance to the object From, even while measuring a plurality of distances becomes many common parts, resulting in an advantage that it becomes cost will compare the simple configuration in the case of providing an optical sensor of the plurality.
【手続補正１１】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３５[Correction target item name] 0035
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００３５】請求項８の発明は、光ビームを物体に照射
する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成され
た投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受
光面に集光させ受光面上での受光スポットの位置に応じ
た出力を発生する受光手段と、受光手段の出力に基づい
て物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する
信号処理手段とを備え、受光手段は、３個以上のフォト
ダイオードを一直線上に密接させて配列した受光素子
と、隣接する各一対のフォトダイオードの出力を択一的
に選択する信号切換手段とを備え、信号処理手段は選択
された各一対のフォトダイオードごとに物体までの距離
を判定するものであり、１本の光ビームで複数の物体の
距離の測定が可能になり、また１個のフォトダイオード
の寸法が同じであるとすればフォトダイオードの個数分
だけ物体までの距離の測定範囲を広げることができると
いう利点がある。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating a light beam to an object, and a light receiving spot which is an image of the light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation, is condensed on a light receiving surface of a light receiving element. Light receiving means for generating an output according to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; and signal processing means for determining whether or not the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the light receiving means. The light receiving means comprises: a light receiving element in which three or more photodiodes are closely arranged in a straight line; and signal switching means for selectively selecting an output of each of the pair of adjacent photodiodes. Is used to determine the distance to an object for each selected pair of photodiodes. It is possible to measure the distance to a plurality of objects with one light beam, and the size of one photodiode is the same. Is There is an advantage that it is possible to widen the measuring range of the distance to the object by the number fraction of the photodiode if.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 充 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mitsuru Kobayashi 1048 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd.
Claims (10)
光ビームの照射により物体に形成された投光スポットの
像である受光スポットを受光素子の受光面に結像させ受
光面上での受光スポットの位置に応じた出力を発生する
受光手段と、受光手段の出力に基づいて物体までの距離
が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを
備え、投光手段は複数本の光ビームを択一的に形成する
ビーム切換手段を有し、受光手段は各光ビームにより物
体に形成される複数の投光スポットが視野内に入るよう
に配置され、信号処理手段はビーム切換手段により形成
された各光ビームごとに物体までの距離を判定すること
を特徴とする測距型光センサ。A light projecting means for irradiating an object with a light beam;
A light receiving means for forming a light receiving spot, which is an image of a light projecting spot formed on an object by light beam irradiation, on a light receiving surface of a light receiving element and generating an output corresponding to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; Signal processing means for determining whether the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the means, and the light projecting means has beam switching means for selectively forming a plurality of light beams. The light receiving means is arranged so that a plurality of projection spots formed on the object by each light beam enter the field of view, and the signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means. A distance-measuring optical sensor characterized by determining.
じて出力値の大小が相反する２出力を発生し、信号処理
手段は両出力値の差を閾値と比較することにより物体ま
での距離が規定の距離範囲内か否かを判断することを特
徴とする請求項１記載の測距型光センサ。2. The light receiving means generates two outputs whose output values are opposite to each other in accordance with the position between both ends of the light receiving surface. The signal processing means compares the difference between the two output values with a threshold to reach the object. The distance measuring optical sensor according to claim 1, wherein it is determined whether or not the distance is within a specified distance range.
じて出力値の大小が相反する２出力を発生し、信号処理
手段は両出力値の対数の差を閾値と比較することにより
物体までの距離が規定の距離範囲内か否かを判断するこ
とを特徴とする請求項１記載の測距型光センサ。3. The light receiving means generates two outputs whose output values are opposite in accordance with the position between both ends of the light receiving surface, and the signal processing means compares the logarithmic difference between the two output values with a threshold value. 2. The distance measuring optical sensor according to claim 1, wherein it is determined whether or not the distance to the object is within a specified distance range.
うに形成されることを特徴とする請求項２または請求項
３記載の測距型光センサ。4. The distance measuring optical sensor according to claim 2, wherein a plurality of light beams are formed so as to be parallel to each other.
定することを特徴とする請求項４記載の測距型光セン
サ。5. The distance measuring optical sensor according to claim 4, wherein a distance to an object is measured on an optical axis of the light projecting means.
定することを特徴とする請求項４記載の測距型光セン
サ。6. A distance measuring optical sensor according to claim 4, wherein a distance to an object is measured on an optical axis of the light receiving means.
ラーと、受光手段の視野内に配置されていてミラーで偏
向されていない光ビームにより物体に形成された投光ス
ポットを透過させミラーで偏向された光ビームにより物
体に形成された投光スポットを反射させるハーフミラー
とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６記
載の測距型光センサ。7. A mirror for deflecting at least one light beam, and a light spot formed on an object by a light beam which is disposed in the field of view of the light receiving means and is not deflected by the mirror, and is deflected by the mirror. 7. The distance-measuring optical sensor according to claim 1, further comprising a half mirror for reflecting a projected spot formed on an object by the applied light beam.
光ビームの照射により物体に形成された投光スポットの
像である受光スポットを受光素子の受光面に結像させ受
光面上での受光スポットの位置に応じた出力を発生する
受光手段と、受光手段の出力に基づいて物体までの距離
が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを
備え、受光手段は、３個以上のフォトダイオードを一直
線上に密接させて配列した受光素子と、隣接する各一対
のフォトダイオードの出力を択一的に選択する信号切換
手段とを備え、信号処理手段は選択された各一対のフォ
トダイオードごとに物体までの距離を判定することを特
徴とする測距型光センサ。8. A light projecting means for irradiating an object with a light beam,
A light receiving means for forming a light receiving spot, which is an image of a light projecting spot formed on an object by light beam irradiation, on a light receiving surface of a light receiving element and generating an output corresponding to the position of the light receiving spot on the light receiving surface; Signal processing means for determining whether the distance to the object is within a predetermined distance range based on the output of the means, wherein the light receiving means is a light receiving element in which three or more photodiodes are closely arranged in a straight line. And signal switching means for selectively selecting the output of each pair of adjacent photodiodes, wherein the signal processing means determines the distance to the object for each of the selected pair of photodiodes. Ranging optical sensor.
トダイオードの出力値の差を閾値と比較することにより
物体までの距離が規定の距離範囲内か否かを判断するこ
とを特徴とする請求項８記載の測距型光センサ。9. The signal processing means judges whether the distance to the object is within a specified distance range by comparing the difference between the output values of the selected pair of photodiodes with a threshold value. A distance measuring optical sensor according to claim 8.
ォトダイオードの出力値の対数の差を閾値と比較するこ
とにより物体までの距離が規定の距離範囲内か否かを判
断することを特徴とする請求項８記載の測距型光セン
サ。10. The signal processing means judges whether or not the distance to the object is within a specified distance range by comparing the difference between the logarithms of the output values of each selected pair of photodiodes with a threshold value. The distance measuring optical sensor according to claim 8, wherein
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|---|---|---|---|
| JP18997597A JP3752788B2 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Ranging light sensor |
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|---|---|---|---|
| JP18997597A JP3752788B2 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Ranging light sensor |
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ID=16250315
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|---|---|
| JP (1) | JP3752788B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003204077A (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Reflection type photoelectric sensor |
| JP2006226855A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | Amplifying part separated type photoelectric sensor |
| JP2011107019A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Yamatake Corp | Photoelectric sensor |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18997597A patent/JP3752788B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2003204077A (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Reflection type photoelectric sensor |
| JP2006226855A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Keyence Corp | Amplifying part separated type photoelectric sensor |
| JP2011107019A (en) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Yamatake Corp | Photoelectric sensor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3752788B2 (en) | 2006-03-08 |
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