位置敏感光电传感器和在该传感器中设置基准距离的方法技术

在一个可根据使用光的三角测距仪来计算到目标的距离并输出与基准距离的比较结果的位置敏感光电传感器中，首先，通过使用改变包括接收透镜和受光元件的受光部分的角度的受光部分调整机构，粗略设置基准距离Ｄｒｅｆ。其后，通过示教执行对基准距离的变化调整。此外，必要时使用者可通过用增加／减少键进行的手动调整来执行对基准距离的微调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种位置敏感光电传感器，其通过一种使用光的三角测距仪来测量到一个目标的距离，以及一种改变在该传感器中设置的基准距离的方法。
技术介绍
这种类型的光电传感器被称为位置传感器，或在某些情况下被称为位移传感器，其基于一种使用光的三角测距仪来测量到目标(下称“工件”)的距离。如图1所示，一个发光元件102和一个受光元件103以一个预设间距布置在传感器头部101内。一束从发光元件102中发出的光通过一个聚光透镜104投射到一个工件WK上。之后，从工件WK反射的光束通过一个接收透镜105入射到受光元件103。作为受光元件103，使用PSD(位置敏感半导体元件)或CCD(固态图像传感器)，其在一个预设范围内具有一个光敏表面，并可探测照射到光敏表面上的入射光的光点位置或者探测光量分布的重心位置。在图1中，当工件WK的位置如虚线所示靠近传感器头部101时，入射到受光元件103上的反射光如虚线所示发生变化。从而照射到受光元件103的光敏表面上的接收光的光点位置或者光量分布的重心位置按照箭头所示发生移动。当工件WK按照远离传感器头部101的方向移动时，照射到受光元件103的光敏表面上的接收光的光点位置或者光量分布的重心位置按照箭头所示的相反方向发生移动。因此，到工件WK的距离或者其位移可以通过探测照射到受光元件103的光敏表面上的接收光的光点位置或者光量分布的重心位置来进行测量。通常这种光电传感器具有以下功能测量并显示到工件WK的距离，而且将测量结果和基准距离(阈值)之间的比较结果显示为二进制信号，并将其输出到外部装置。而且，有一种专门的光电传感器，其只具有将作为到工件的距离和基准距离之间比较结果的二进制信号输出的功能。有时这种传感器被特别的称为可设距光电开关。在这种可设距光电开关中，可使用一种比上述PSD或CCD便宜的分离PD(光敏二极管)作为受光元件。如图2所示，作为受光元件的分离PD103具有分成两部分的光敏表面，并且各自接收到的光量信号可以从各自分离的光敏表面中探测到。一个分离的光敏表面称为N侧(靠近侧)光敏表面，而另一个分离的光敏表面称为F侧(远离侧)光敏表面。如图2(b)所示，当一个接收光点SP位于N侧光敏表面和F侧光敏表面的分界线上时，可从这两个分离的光敏表面获得相等的接收光量信号。同样的，如图2(a)所示，当这个接收光点SP向N侧光敏表面移动时，从N侧光敏表面获得的接收光量变得大于从F侧光敏表面获得的接收光量(N＞F)。相反，如图2(c)所示，当该接收光点SP向F侧光敏表面移动时，从F侧光敏表面获得的接收光量变得大于从N侧光敏表面获得的接收光量(N＜F)。因此，如果假设将如图2(b)所示位置作为基准距离，那么可根据从N侧光敏表面和F侧光敏表面获得的接收光量差额的正负来输出二进制信号，用来表示到工件WK的距离是靠近基准距离还是远离基准距离。从图1可以了解到在上述位置敏感光电传感器中，可测量的距离范围是根据受光元件的光敏表面的大小和光学系统的常量(发光元件102和受光元件103的间距、接收透镜的放大率等)决定的。当工件位于可测量的距离范围之外时，反射光的接收光点也位于受光元件的光敏表面之外，因此反射光无法被测量。当接收透镜的放大率增大时，用一个小的受光元件(光敏表面)就可覆盖一个较大的距离范围，但是分辨能力会变差。因此在已有技术中提供了短距离位置敏感光电传感器和长距离位置敏感光电传感器。而且，对于可设距光电开关的情况，由于用来输出二进制信号的基准距离是根据发光元件和受光元件之间的位置关系、角度等决定的，因此使用者很难随意地改变基准距离。例如，在JP-A-6-168652中(下称专利文献1)，提出了一种连接在传感器头部的可设距光电开关，其通过提供一种改变/调整光接收轴角度的机构，来使得使用者可以改变该光电开关的基准距离。然而，在专利文献1提出的可设距光电开关中，由于只能通过光学系统的调整机构来设置基准距离，所以很难设置最佳的基准距离。尤其是，在不同的操作者(使用者)之间设置的变化很大。而且，如上所述，在这种类型的测量到工件距离的位置敏感光电传感器中，通过一个传感器来覆盖较大的测距范围也是困难的。
技术实现思路
考虑到上述问题提出本专利技术，其目的在于，通过结合使用在一个光学系统的调整机构中进行设置和在处理一个从受光元件得到的信号基础上进行变化调整，来容易地并适当地对用来和到工件距离做比较的基准距离进行设置和改变。然而，本专利技术并不需要实现上述目的，而且可能实现并未在此说明的其他目的。另外本专利技术还可能实现未公开的目的而不影响本专利技术的范围。本专利技术的位置敏感光电传感器的结构包括一个发光元件和一个聚光透镜，用来将光投射到目标上；一个接收透镜和一个受光元件，用来接收从目标反射的光；和一个主控制部分，其通过处理来自受光元件的信号来计算光敏表面上接收光点的位置或接收光量分布的重心位置，从而计算出到目标的距离，该主控制部分包括一个光学调整机构，其通过调整发光元件、聚光透镜、接收透镜、和受光元件中的至少一个的角度或位置，来改变受光元件的光敏表面上接收光点的位置或接收光量分布的重心位置；其中该主控制部分具有的功能为输出一个二进制信号作为到目标的计算距离与基准距离之间的比较结果，和在光学调整机构作出调整的情况下通过软件对基准距离执行变化调整。在此情况下，事实上一个等价于距离的值(数字值)可能作为该位置敏感光电传感器的主控制部分计算的距离被使用。因此，这里提到的“距离”是指一个“距离等价参数”。而且，一种在本专利技术的位置敏感光电传感器中设置基准距离的方法，本专利技术的位置敏感光电传感器包括用来向目标发射光的发光元件和聚光透镜、和用来从目标接收反射光的接收透镜和受光元件，根据使用光的三角测距仪来计算到目标的距离，并且输出一个二进制信号作为计算距离与基准距离之间的比较结果，该方法包括第一步，通过一个光学调整机构，其调整发光元件、聚光透镜、接收透镜、和受光元件中的至少一个的角度或位置，来改变照射到受光装置的光敏表面上的接收光点的位置或接收光量分布的重心位置；和第二步，通过软件对基准距离执行变化调整。根据该位置敏感光电传感器和在位置敏感光电传感器中设置基准距离的方法，对基准距离的设置和变化调整是以多个阶段按以下方式执行的，即通过光学调整机构大略地设置出基于光学系统的结构决定的基准距离，然后通过软件执行对基准距离的变化调整(微调)。因此使用者能够容易地并适当地对基准距离作出设置和变化调整。在优选的结构中，通过软件执行的对基准距离的变化调整包含通过示教(teaching)进行的自动变化调整和通过使用者对增/减开关的操作而进行的微调中的至少一种。当变化调整包括这两种调整时，对基准距离的设置和变化调整可以更细微和适当地执行。在本专利技术的位置敏感光电传感器的优选结构中，使用一个分离的PD作为受光元件，该分离PD的光敏表面被分为第一光敏表面和第二光敏表面，可从每个分离的光敏表面输出各自的接收光量信号，并且主控制部分执行归一化计算，其中用从第一光敏表面获得的第一接收光量和从第二光敏表面获得的第二接收光量的总和除这两个接收光量之间的差值，从而得到一个随距离而在预设范围内基本以线性变化的探测参数，然后在预设范围内对基准距离执行变化调整。根据这种结构，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置敏感光电传感器，包括：发光元件，用来发射光；聚光透镜，用来将发光元件发射的光投射到目标上；接收透镜；受光元件，用来通过接收透镜接收从目标反射回来的反射光；主控制部分，通过处理来自受光元件的信号来计算光敏表面上接收光点的位置或接收光量分布的重心位置，从而计算出到目标的距离；以及光学调整机构，通过调整发光元件、聚光透镜、接收透镜、和受光元件中至少一个的角度或位置，来改变受光元件的光敏表面上接收光点的位置或接收光量分布的重心位置，其中，主控制部分具有一项功能为，输出一个二进制信号作为计算出的到目标的距离与基准距离之间的比较结果，以及另一项功能为，在通过光学调整机构作出调整的情况下，用软件执行对基准距离的变化调整。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉山和利，大上健志，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：发明
国别省市：JP[日本]