(57)【要約】【課題】より簡易な構成で、高速に対象物までの距離を測定する。【解決手段】光を投光する投光部１と、投光部１により投光された光を受光する受光部２と、受光部２により受光された光量に基づいて、予め設定した定数を用いた累乗近似により、受光部２から投光部１までの距離を測定する演算部３とを備えた。【選択図】図１
2011214922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投光する投光部と、
前記投光部により投光された光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光量に基づいて、予め設定した定数を用いた累乗近似により、前記受光部から前記投光部までの距離を測定する演算部と
を備えた光電センサ。
【請求項２】
対象物に光を投光する投光部と、
前記投光部により投光された光を前記対象物を介して受光する受光部と、
前記受光部により受光された光量に基づいて、予め設定した定数を用いた累乗近似により、前記受光部から前記対象物までの距離を測定する演算部と
を備えた光電センサ。
【請求項３】
前記対象物は、前記投光部により投光された光を前記受光部に回帰反射するリフレクタである
ことを特徴とする請求項２記載の光電センサ。
【請求項４】
前記対象物は、前記投光部により投光された光を前記受光部に拡散反射する
ことを特徴とする請求項２記載の光電センサ。
【請求項５】
前記投光部により投光された光及び前記受光部に受光される光はファイバにより導光される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は受光部から測定対象物までの距離を測定する光電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、受光部から測定対象物までの距離を測定する光電センサでは、投光部は測定対象物に光を投光し、受光部は測定対象物により反射された反射光を受光している。ここで、三角測距式により距離の測定を行う場合には、受光部に、受光位置を特定することができるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの受光素子を備え、受光部と測定対象物間の距離の変化に伴う受光素子上の受光位置の変化に基づいて、受光部から測定対象物までの距離を測定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、位相差式により距離の測定を行う場合には、投光部による投光から受光部による受光までの時間差により生じる、投光された元の光の波長と受光された光の波長との位相差に基づいて、受光部から測定対象物までの距離を測定している。
【０００４】
また、光パルス式により距離の測定を行う場合には、投光部で予め設定したパルス幅で光を投光し、投光から受光までの時間差をタイマにより計測することによって、受光部から測定対象物までの距離を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される三角測距式により距離の測定を行う光電センサ、あるいは位相差式、光パルス式により距離の測定を行う光電センサでは、その演算が複雑であったために単位時間当たりの測定回数が低いという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、より簡易な方法で、高速に測定対象物までの距離を測定することができる光電センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光電センサは、光を投光する投光部と、投光部により投光された光を受光する受光部と、受光部により受光された光量に基づいて、予め設定した定数を用いた累乗近似により、受光部から前記投光部までの距離を測定する演算部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、光を投光する投光部と、投光部により投光された光を受光する受光部と、受光部により受光された光量に基づいて、予め設定した定数を用いた累乗近似により、受光部から前記投光部までの距離を測定する演算部とを備えたことで、より簡易な方法で、高速に測定対象物までの距離を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る透過型の光電センサの構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る透過型の光電センサによる投光部までの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る回帰反射型の光電センサの構成を示す上面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る回帰反射型の光電センサによるリフレクタまでの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態３に係る拡散反射型の光電センサの構成を示す上面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る拡散反射型の光電センサによる検出対象物までの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る透過型の光電センサの構成を示す側面図である。
光電センサは、図１に示すように、投光部１、受光部２及び演算部３から構成される。
【００１２】
投光部１は、受光部２に対して光を投光する発光素子を有するものである。発光素子としては例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いても良いし、レーザ光を発するものを用いても良い。また、特に発光素子がＬＥＤなどの拡散光を発するものである場合、投光を収束するためのレンズを投光部１内に備えるようにすることが好ましい。この投光部１は、工作機械などの前後に移動する移動部に取り付けられた測定対象物である。
受光部２は、投光部１から投光された光を受光する受光素子を有するものである。受光部２は、移動部に対向する位置に設けられた固定部に取り付けられている。この受光部２により受光された光の光量を示すデータは演算部３に送られる。
【００１３】
演算部３は、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により、受光部２から投光部１までの距離を演算するものである。この演算部３では、受光部２により受光された光量Ｐと予め設定した定数ｋ１，ε１（＝−２．６７０８）とから累乗近似式Ｐ＝ｋ１×ｒε１に基づいて、受光部２から投光部１までの距離ｒを演算する。
【００１４】
図２はこの発明の実施の形態１に係る透過型の光電センサによる投光部１までの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。この図２において、縦軸は、受光部２が受光した光の光量余裕度を示し、横軸は、受光部２から投光部１までの距離［ｍ］を示している。また、実線は光電センサによる測定値を示し、点線は実測値を示している。
【００１５】
図２に示すように、演算部３は、受光部２により受光された光量Ｐに基づいて、予め設定した定数ｋ１，ε１を用いた累乗近似により、受光部２から投光部１までの距離ｒを演算することによって、実測値と比較して正確に測定を行うことができる。
【００１６】
以上のように、この実施の形態１によれば、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により受光部２から投光部１までの距離を測定するように構成したので、従来の位相差式、三角測距式及び光パルス式と比較して、簡易な方法で、高速に距離測定を行うことができる。
【００１７】
なお、この実施の形態１に係る透過型の光電センサでは、投光部１を移動部に取り付けて、受光部２を固定部に取り付けるように構成したが、受光部２を移動部に取り付けて、投光部１を固定部に取り付けるように構成してもよい。
【００１８】
実施の形態２．
実施の形態１では、透過型の光電センサを用いた場合について示したが、実施の形態２では、投光部１から投光された光を受光部２に回帰反射するリフレクタ４を測定対象物とした回帰反射型の光電センサについて示す。
図３はこの発明の実施の形態２に係る回帰反射型の光電センサの構成を示す上面図である。図３に示す実施の形態２に係る光電センサにおいて、図１に示す実施の形態１に係る光電センサと同様の構成については同一の符号を付す。
【００１９】
図３に示すように、投光部１は、リフレクタ４に対向する位置に配置され、このリフレクタ４に光を投光する。
受光部２は、リフレクタ４に対向する位置に配置され、リフレクタ４により回帰反射された光を受光する。
【００２０】
演算部３は、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により、受光部２からリフレクタ４までの距離を演算する。この演算部３では、受光部２により受光された光量Ｐと予め設定した定数ｋ２，ε２（＝−３．８８８２）とから累乗近似式Ｐ＝ｋ２×ｒε２に基づいて、受光部２からリフレクタ４までの距離ｒを演算する。
【００２１】
図４はこの発明の実施の形態２に係る回帰反射型の光電センサによるリフレクタ４までの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。この図４において、縦軸は、受光部２が受光した光の光量余裕度を示し、横軸は、受光部２からリフレクタ４までの距離［ｍ］を示している。また、実線は光電センサによる測定値を示し、点線は実測値を示している。
この時、比較的光電センサ近傍の領域においては投光部１の視野と受光部２の視野が十分に交錯しないため、距離測定に際して十分な精度が得られないおそれがある。当該領域においては、距離と光量余裕度とが、図４に示すような距離が近づくほど光量余裕度が増加する略直線近似関係を取ることなく、例えば距離が遠ざかるほど光量余裕度が増加する関係となる場合がある（図示せず）。
このような特性を鑑み、予め安定して距離計測が可能な領域、即ち距離と光量余裕度とが略直線近似関係となる距離を調べておき、本発明に係る光電センサにて測定可能な距離を限定して用いるようにすることがより好ましい。
【００２２】
図４に示すように、演算部３は、受光部２により受光された光量Ｐに基づいて、予め設定した定数ｋ２，ε２を用いた累乗近似により、受光部２からリフレクタ４までの距離ｒを演算することによって、実測値と比較して正確に測定を行うことができる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により受光部２からリフレクタ４までの距離を測定するように構成したので、従来の位相差式、三角測距式及び光パルス式と比較して、簡易な方法で、高速に距離測定を行うことができる。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態１では、透過型の光電センサを用いた場合について示したが、実施の形態３では、例えば、レーン上を搬送され検出領域に侵入した際に、投光部１による光が照射され拡散反射する検出対象物５を測定対象物とした拡散反射型の光電センサについて示す。
図５はこの発明の実施の形態３に係る拡散反射型の光電センサの構成を示す上面図である。図５に示す実施の形態３に係る光電センサにおいて、図１に示す実施の形態１に係る光電センサと同様の構成については同一の符号を付す。
【００２５】
図５に示すように、投光部１は、検出対象物５が搬送される検出領域に対向する位置に配置され、この検出領域に光を投光する。
受光部２は、検出領域に対向する位置に配置され、検出対象物５が検出領域に侵入した際に、この検出対象物５により拡散反射された光を受光する。なお、検出対象物５が検出領域に存在しない場合には、受光部２による受光量は０である。
【００２６】
演算部３は、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により、受光部２から検出対象物５までの距離を演算する。この演算部３では、受光部２により受光された光量Ｐと予め設定した定数ｋ３，ε３（＝−１．５７７７）とから累乗近似式Ｐ＝ｋ３×ｒε３に基づいて、受光部２から検出対象物５までの距離ｒを演算する。
【００２７】
図６はこの発明の実施の形態３に係る拡散反射型の光電センサによる検出対象物５までの距離の測定値と実測値とを示すグラフである。この図６において、縦軸は、受光部２が受光した光の光量余裕度を示し、横軸は、受光部２から検出対象物までの距離［ｍｍ］を示している。また、実線は光電センサによる測定値を示し、点線は実測値を示している。
【００２８】
図６に示すように、演算部３は、受光部２により受光された光量Ｐに基づいて、予め設定した定数ｋ３，ε３を用いた累乗近似により、受光部２から検出対象物５までの距離ｒを演算することによって、実測値と比較して正確に測定を行うことができる。
【００２９】
以上のように、この実施の形態３によれば、受光部２により受光された光量に基づいて、累乗近似により受光部２から検出対象物５までの距離を測定するように構成したので、従来の位相差式、三角測距式及び光パルス式と比較して、簡易な方法で、高速に距離測定を行うことができる。
【００３０】
なお、この実施の形態１−３では、投光部１により光を投光して、受光部２により光を直接またはリフレクタ４（検出対象物５）を介して受光するように構成したが、これに限るものではなく、投光部１による投光された光及び受光部２に受光される光を光ファイバにより導光するファイバ型の光電センサを用いて構成してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  投光部
２  受光部
３  演算部
４  リフレクタ
５  検出対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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