(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えることを特徴とする測距型光センサ。
【請求項２】
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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えることを特徴とする測距型光センサ。
【請求項３】
光ビームは複数本が互いに平行になるように形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の測距型光センサ。
【請求項４】
投光手段の光軸上で物体までの距離を測定することを特徴とする請求項３記載の測距型光センサ。
【請求項５】
受光手段の光軸上で物体までの距離を測定することを特徴とする請求項３記載の測距型光センサ。
【請求項６】
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ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の測距型光センサ。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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ＢＬ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。
【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２１１  ，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。
【０００４】
そこで、両フォトダイオード２１1 ，２１2 の出力電流ｉ1 ，ｉ2 をそれぞれ電流電圧変換器３１ａ，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 −Ｖ2 ）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 ，２１2 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。
【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。
【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、受光素子２１の受光面と受光レンズ２２との距離Ｓ、投光素子１１と受光素子２１との中心間の距離ＢＬＤ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。
【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。
【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。
【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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものである。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。また、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。
【００１１】
請求項２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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものである。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。また、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。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２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４の発明は、請求項３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５の発明は、請求項３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。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５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。
【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１１ａ，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，ＳＷｂ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。
【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２１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，１２ｂ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２１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。
【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。
【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ＳＷａ，ＳＷｂのオンオフを制御するから、各投光素子１１ａ，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，１１ｂ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１１ａ，１１ｂごとに設定され、スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂ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。
【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，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。
【００２２】
（実施形態２）
本実施形態は、受光素子２１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 logＶ1 ， 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Ｖｔｈと比較することになる。
【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３ａ，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。
【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２１1 ，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３１ａ，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。
【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。
【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。
【００２７】
各１個のフォトダイオード２１1 ，２１2 ，……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２１に比較すると、距離の測定範囲がｎ／２倍になる。
【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。
【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１１ｂ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１０、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。
【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２１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。
【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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものであり、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。また、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。
【００３３】
請求項２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を受光素子の受光面に結像させることにより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形成し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出力を発生する受光手段と、受光手段の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とともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものであり、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。また、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。
【００３４】
請求項３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６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。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す要部構成図である。
【図２】実施形態１の他例を示す要部構成図である。
【図３】実施形態１のさらに他例を示す要部構成図である。
【図４】実施形態２の要部ブロック図である。
【図５】実施形態３を示す要部構成図である。
【図６】実施形態３の他例を示す要部構成図である。
【図７】実施形態３のさらに他例を示す要部構成図である。
【図８】実施形態４を示す要部構成図である。
【図９】実施形態４の他例を示す要部構成図である。
【図１０】実施形態４の別例を示す要部構成図である。
【図１１】実施形態４のさらに別例を示す要部構成図である。
【図１２】実施形態４のまた他の例を示す要部構成図である。
【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。
【図１４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
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
【図１】
0003752788.tif 000002
【図２】
0003752788.tif 000003
【図３】
0003752788.tif 000004
【図４】
0003752788.tif 000005
【図５】
0003752788.tif 000006
【図６】
0003752788.tif 000007
【図７】
0003752788.tif 000008
【図８】
0003752788.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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