JP2018006234A - 光電センサ用光軸調整治具と光電センサの光軸調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光電センサの光軸調整を１人でも容易に行うことができる光電センサ用光軸調整治具を提供すること。【解決手段】 投光側光電センサと受光側光電センサとを有する光電センサの光軸を調整する光軸調整治具であって、投光側光電センサ方向から受光側光電センサの受光部に向けて調整光を照射する光源と、調整光の照射方向に平行な向きの観測窓と、観測窓を介して調整光の実像を確認する確認部と、観測窓から入る実像を確認部に向けて屈曲させる鏡と、を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、投光側光電センサと受光側光電センサとを有する光電センサの光軸を調整するための光軸調整治具と、光電センサの光軸調整方法に関する。

従来、種々の場所で物体検知のために光電センサ（透過型光電センサ）が用いられている。光電センサは、投光側光電センサ（以下、単に「投光センサ」ともいう）から照射する光を受光側光電センサ（以下、単に「受光センサ」ともいう）で受光し、投光センサの光が遮られたことで物体を検知している。このため、光電センサの設置時には、投光センサから照射する光の光軸を受光センサで適切に受光できるように光軸調整が必要となる。この光軸調整としては、通常、目視や、水糸を利用した肉眼により、投光センサを受光センサの動作表示ランプが機能する程度の位置に向きを合わせる。そして、受光センサに備えられた動作表示ランプを確認しながら、この動作表示ランプが点灯する位置に受光センサの向きを調整することとで、光軸調整が行われている。

一方、限られた範囲で細かく物体を検知するために、複数の光電センサを近接して設けることがある。このような場合、上記した目視や、水糸を利用した肉眼での向き合わせと、動作表示ランプを確認しながら光軸調整する作業では、近接する他のセンサの影響を受ける場合があり、光軸調整に時間を要する。特に、機械式駐車設備の１つである平面往復式機械式駐車設備のように、光電センサの光軸調整精度が要求される場合、光軸調整作業に非常に時間を要する。

この種の光電センサに関する先行技術として、検出光を照射する投光部と、この検出光が外部で反射されて戻ってきた戻り光を受ける受光部とを備えた光電センサがある（例えば、特許文献１参照）。この光電センサは、戻り光の光路の向きを変更する光路調整部を内部に有している。

また、他の先行技術として、投光器と受光器の両方に治具を取り付け、投光器から発した可視レーザビームを受光器の印的に照射させて光軸を合わせるものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−１５８３８９号公報 特開２００２−２２２９８６号公報

しかし、上記特許文献１では、投光部から発した検出光が外部で反射した戻り光を受光部で受けるためには、検出光を反射させる構成が必要で、用途によっては設置できない。しかも、内部に光路調整部などを有しているため、設置完了後に不要となる光路調整部を備えさせるために構造が複雑となりコストが高くなり、利用が難しい場合が生じる。

また、上記特許文献２では、投光器及び受光器のそれぞれに精度の高い治具を設置する必要があり、治具の設置のために時間を要する。しかも、投光器と受光器の距離が離れている場合、投光器側で行う角度調整作業と受光器側で行う確認作業に２人の作業者が必要となり、容易に行うことが難しい場合がある。

そこで、本発明は、光電センサの光軸調整を１人でも容易に行うことができる光電センサ用光軸調整治具とその光電センサの光軸調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光電センサ用光軸調整治具は、投光側光電センサと受光側光電センサとを有する光電センサの光軸を調整する光軸調整治具であって、前記投光側光電センサの方向から前記受光側光電センサの受光部に向けて調整光を照射する光源と、前記調整光の照射方向に平行な向きの観測窓と、前記観測窓を介して前記調整光の実像を確認する確認部と、前記観測窓から入る実像を前記確認部に向けて屈曲させる鏡と、を備えている。

この構成により、投光側光電センサの方向から光源の調整光を受光側光電センサの方向に発し、確認部から鏡と観測窓を介して、受光側光電センサに照射された調整光の反射光の位置を確認する。そして、受光側光電センサの受光部の適切な位置に調整光が映るように、受光側光電センサの姿勢を調整する。このような簡単な操作により、光電センサの光軸調整ができる。

また、前記光源の電源を備えていてもよい。このように構成すれば、光源のための電源用配線が外部に必要なく、光軸調整治具の携帯性を向上させることができる。

また、前記鏡は、中央部分に貫通穴を有し、前記光源は、前記貫通穴から前記調整光を照射するように構成されていてもよい。このように構成すれば、光源を鏡及び観測窓と同軸上に配置することができ、観測窓を介して調整光をより正確に確認することができる。しかも、全体的にコンパクトに形成することができる。

また、前記鏡は、ハーフミラーで構成され、前記光源は、前記ハーフミラーを透過して前記調整光を照射するように構成されていてもよい。このように構成すれば、光源を鏡及び観測窓と同軸上に配置することができ、観測窓を介して調整光をより正確に確認することができる。しかも、全体的にコンパクトに形成することができる。

また、前記確認部は、前記鏡に映る実像を拡大又は焦点距離を調整する像調整部をさらに備えていてもよい。このように構成すれば、投光側光電センサから離れた位置の受光側光電センサとの間で光軸調整をする場合でも、調整光の位置を適切に確認して光軸調整をすることができる。

一方、本発明に係る光電センサの光軸調整方法は、前記いずれかの光電センサ用光軸調整治具を用いた光電センサの光軸調整方法であって、前記投光側光電センサの方向から前記受光側光電センサの方向に向けて、前記投光側光電センサが照射する光の光軸と同軸方向に前記光源の前記調整光を照射し、前記確認部から前記受光側光電センサの受光部に映る前記調整光を観測した状態で前記受光側光電センサの角度を調整し、前記受光側光電センサの受光部の中央部に前記調整光が位置して見えるように該受光側光電センサの姿勢を調整する。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「姿勢」は、角度、位置などを含む。

この構成により、投光側光電センサの方向から光源の調整光を受光側光電センサの方向に照射し、確認部から鏡と観測窓を介して受光側光電センサに照射された調整光の位置を確認する。そして、受光側光電センサの受光部の中央部に調整光が照射されるように、受光側光電センサの姿勢を調整する。これにより、光電センサの光軸調整を適切に行うことができる。

また、前記受光側光電センサの光軸調整をする前に、前記確認部から前記受光側光電センサの受光部に前記調整光が映るように前記投光側光電センサの角度を調整するようにしてもよい。このように構成すれば、投光側光電センサと受光側光電センサとが離れているような場合でも、受光側光電センサの角度調整をする前に、受光側光電センサの受光部に調整光が照射されるように投光側光電センサの向きを容易に調整でき、光電センサの光軸調整を適切に行うことができる。

本発明によれば、確認部から鏡と観測窓を介して、投光側光電センサの方向から受光側光電センサの方向に向けて照射された調整光の位置を確認し、受光側光電センサの受光部の適切な位置に調整光が照射されるように受光側光電センサの向きを調整すれば、光電センサの光軸調整が容易に可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す図面であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。 図２は、本発明の第２実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。 図３は、本発明の第３実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。 図４は、本発明の第４実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。 図５は、本発明の第５実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。 図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る光電センサの光軸調整方法を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、光源として発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）を例に説明する。なお、この明細書及び特許請求の範囲の書類中における前後左右方向の概念は、図１（Ｂ）に示すように光軸調整治具１０を側面から見た状態において、調整光の照射方向（紙面右方向）を前方向として説明する。

（光軸調整治具の第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す図面であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。図示するように、この実施形態の光軸調整治具１０は、側面視が矩形状のケーシング１１を有し、ケーシング１１の下部には、光源配置部１２が形成されている。この光源配置部１２に、光源のＬＥＤ１４を有するＬＥＤライト１３が設けられている。この実施形態のＬＥＤライト１３は、ケーシング１１とは別体で構成されており、前端部にＬＥＤ１４を有し、その後部には電池ケース１５と点灯スイッチ１６が設けられている。この例の場合、電池ケース１５内の電源をボタン電池（図示略）とすることで、全体をコンパクトにできる。また、光源をＬＥＤライト１３のＬＥＤ１４とすることで、ＬＥＤ１４に電源を接続するための配線なども必要なく、光軸調整治具１０の携帯性を向上させることができる。

ＬＥＤライト１３は、ケーシング１１から取り外した状態で後端の点灯スイッチ１６を押すことで、前端部のＬＥＤ１４が点灯する。ＬＥＤ１４を点灯させた状態で、ＬＥＤライト１３をケーシング１１の光源配置部１２に挿入することで、光軸調整治具１０の前方に光源のＬＥＤ１４から調整光Ｂを照射させることができる。光源としてＬＥＤ１４を用いることで、比較的小さく絞られた光源として、中心が見つけやすく、調整しやすくできる。

上記ケーシング１１の上部には、前方に開放された観測窓１７が設けられている。観測窓１７は、上記調整光Ｂの照射方向に平行な向きに開放している。観測窓１７の後方のケーシング１１には、観測窓１７を介して見る上記調整光Ｂを上方へ屈曲させる鏡１８と、この鏡１８に映る上記調整光Ｂの実像を確認する確認部１９とが設けられている。鏡１８を約斜め４５°に配置することで、確認部１９を真上から覗くことで、鏡１８を介して観測窓１７から水平方向を見ることができる。

このような光軸調整治具１０によれば、後述するように、投光センサ１０１の前面にケーシング１１の後面が接するように配置することで、投光センサ１０１の方向から受光センサ１０３（図６）に向けて、投光センサ１０１が照射する光の光軸と同軸方向にＬＥＤ（光源）１４の調整光Ｂを照射することができる。

そして、後述するように、確認部１９から鏡１８を覗くことで、観測窓１７を介してＬＥＤ１４が発した調整光Ｂが受光センサ１０３の受光部１０４に映る状態を確認して受光センサ１０３の姿勢を調整することができる。これにより、後述するように、光電センサの光軸調整を容易に行うことができる。

（光軸調整治具の第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。図示するように、第２実施形態の光軸調整治具２０は、ケーシング２１の内部に電池ケース２５と点灯スイッチ２６とＬＥＤ２４とを備えさせた例である。ケーシング２１の下部には、前後方向に電池ケース２５と点灯スイッチ２６とが設けられ、ケーシング２１の前端部にＬＥＤ２４が設けられている。電池ケース２５には、電池２５ａと接続金具２５ｂとが入れられている。点灯スイッチ２６を押すことで、前端部のＬＥＤ２４が点灯する。ＬＥＤ２４の上方のケーシング２１には、観測窓２７が設けられている。観測窓２７の後方には、斜めに配置された鏡２８が設けられている。鏡２８の上方には、確認部２９が設けられている。

この実施形態の光軸調整治具２０によっても、投光センサ１０１の前面にケーシング２１の後面が接するように配置することで、投光センサ１０１の方向から受光センサ１０３（図６）に向けて、投光センサ１０１が照射する光の光軸と同軸方向にＬＥＤ（光源）２４の調整光Ｂを照射することができる。

そして、確認部２９から鏡２８を覗くことで、後述する図６のように、観測窓２７を介してＬＥＤ２４が発した調整光Ｂが受光センサ１０３の受光部１０４に映る状態を確認して受光センサ１０３の姿勢を調整することができる。これにより、光電センサ１００の光軸調整を容易に行うことができる。

（光軸調整治具の第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。図示するように、第３実施形態の光軸調整治具３０は、鏡３８が上記実施形態とは異なる。この実施形態の鏡３８は、中央部分に貫通穴３８ａを有する鏡３８で構成されている。

そして、ケーシング３１の下部に電池ケース３５が設けられ、電池ケース３５には電池３５ａと接続金具３５ｂとが入れられている。ケーシング３１の上部には、後端部に点灯スイッチ３６が設けられ、その前部にＬＥＤ３４が設けられている。ＬＥＤ３４の前方に上記鏡３８が設けられている。ＬＥＤ３４は、鏡３８の貫通穴３８ａの後方に位置するように配置されている。鏡３８の上方には、確認部３９が設けられており、鏡３８の貫通穴３８ａを除く部分に映る調整光Ｂを確認することができる。

この実施形態の光軸調整治具３０によれば、ＬＥＤ３４を点灯させることで、鏡３８の貫通穴３８ａを介して観測窓３７の中央部分から受光センサ１０３（図６）に向けて調整光Ｂを照射することができる。そして、確認部３９から鏡３８を覗くことで、観測窓３７を介してＬＥＤ３４が発した調整光Ｂが受光センサ１０３の受光部１０４に映る状態を確認して受光センサ１０３の姿勢を調整することができる。これにより、光電センサ１００の光軸調整を容易に行うことができる。

しかも、第３実施形態の光軸調整治具３０によれば、光源であるＬＥＤ３４の照射軸線上で調整光Ｂの実像を確認することになり、上記第１、第２実施形態の光軸調整治具１０，２０と比べて、より正確に調整光Ｂを受光センサ１０３の受光部１０４の中央部に合せることができる。しかも、光源のＬＥＤ３４を観測窓３７の後方線上に配置することができ、全体的にコンパクトに形成することができる。

（光軸調整治具の第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。第４実施形態の光軸調整治具４０は、上記第３実施形態の光軸調整治具３０と比べて、鏡４８がハーフミラーで構成されている点が異なる。他の構成は上記第３実施形態と同一であるため、同一の構成には第３実施形態の符号に「１０」を付加し、その説明は省略する。

図示するように、この実施形態の光軸調整治具４０は鏡４８がハーフミラーで構成され、この鏡４８の後方にＬＥＤ４４が配置されている。この実施形態によれば、ＬＥＤ４４の調整光Ｂは、ハーフミラーの鏡４８を透過して観測窓４７から受光センサ１０３（図６）に向けて照射される。そして、受光センサ１０３の受光部１０４に映る調整光Ｂの位置を確認部４９から鏡４８及び観測窓４７を介して確認し、受光センサ１０３の姿勢を調整する。これにより、光電センサ１００の光軸調整を容易に行うことができる。

この実施形態の光軸調整治具４０によっても、観測窓４７の中央部分から受光センサ１０３（図６）に向けて調整光Ｂを照射することができる。そして、確認部４９から鏡４８を覗くことで、観測窓４７を介してＬＥＤ４４が発した調整光Ｂが受光センサ１０３の受光部１０４に映る状態を確認して受光センサ１０３の姿勢を調整することができる。これにより、光電センサ１００の光軸調整を容易に行うことができる。

しかも、第４実施形態の光軸調整治具４０によっても、光源であるＬＥＤ４４の照射軸線上で調整光Ｂの実像を確認することになり、上記第１、第２実施形態の光軸調整治具１０，２０と比べて、より正確に調整光Ｂを受光センサ１０３の受光部１０４の中心に合せることができる。しかも、光源のＬＥＤ４４を観測窓４７の後方線上に配置することができ、全体的にコンパクトに形成することができる。

（光軸調整治具の第５実施形態）
図５は、第５実施形態に係る光電センサ用光軸調整治具を示す縦断面図である。図示するように、この実施形態の光軸調整治具５０は、上記第１実施形態の光軸調整治具１０における確認部１９の部分の構成が異なる。なお、他の構成は上記第１実施形態と同一であるため、同一の構成には第１実施形態の符号に「４０」を付加し、その説明は省略する。

図示するように、確認部５９の上部には、ケーシング５１から上方に突出するように像調整部６０がさらに設けられている。この実施形態の像調整部６０は、凸レンズ６１を有しており、鏡５８に映る実像を拡大するようにしている。この像調整部６０は、凸レンズと凹レンズの組み合わせなどによって焦点距離の調整が可能なようにもできる。他の構成は第１実施形態の光軸調整治具１０と同一である。

この実施形態の光軸調整治具５０によれば、投光センサ１０１から離れた位置に受光センサ１０３を設置する場合でも、鏡５８に映る像を像調整部６０で拡大して適切に確認して光軸調整を容易に行うことができる。また、像調整部６０を焦点距離が調整できるようにすれば、視力が弱い場合でもメガネなどを外して裸眼で受光センサ１０３の受光部１０４に映る調整光Ｂの状態を適切に確認して光軸調整を容易に行うことができる。

（光電センサの光軸調整方法）
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、上記第１実施形態に係る光軸調整治具１０を用いた光電センサ１００の光軸調整方法を示す平面図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）では、ＬＥＤライト１３の図示を省略する。図示する光軸調整方法は、投光センサ１０１の姿勢を調整した後、受光センサ１０３の姿勢を調整する例である。

まず、図６（Ａ）に示すように、投光センサ１０１の投光部１０２の前面に光軸調整治具１０の後面（背面）を当てる。そして、光軸調整治具１０の確認部１９から鏡１８を覗き、受光センサ１０３が鏡１８の中央部、すなわち、観測窓１７の中央部に位置するように投光センサ１０１の姿勢を調整する。図６（Ｂ）は、投光センサ１０１の姿勢調整が完了した状態を示す。

次に、図６（Ｃ）に示すように、光軸調整治具１０のＬＥＤ１４を点灯させ、投光センサ（投光側光電センサ）１０１の方向から受光センサ（受光側光電センサ）１０３の受光部１０４に向けて調整光Ｂを照射する。そして、確認部１９から鏡１８を覗き、観測窓１７を介して鏡１８に映っている調整光Ｂの実像が受光部１０４の中央部に位置するように、受光センサ１０３の姿勢を調整する。つまり、光源の調整光Ｂを投光センサ１０１の方向から受光センサ０３の受光部１０４に向けて照射し、確認部１９から鏡１８と観測窓１７を介して、受光センサ１０３の受光部１０４に照射された調整光Ｂの位置を確認し、受光センサ１０３の姿勢を調整することで光軸調整を行う。これにより、投光センサ１０１の方向から照射した単光軸の調整光Ｂが、受光センサ１０３の受光部１０４に反射して戻ってくる光の反射を利用することで、容易に光軸調整ができる。

このような光軸調整により、図６（Ｄ）にも示すように、光軸調整治具１０のＬＥＤ１４（光源）の中央部と受光センサ１０３の受光部１０４の中央部とが直線的に配置されて、光軸調整治具１０の光源から照射された調整光Ｂが受光センサ１０３の受光部１０４に適切に照射されるように姿勢を調整することができる。したがって、光軸調整治具１０を用いることで、簡単な操作により、投光センサ１０１に対する受光センサ１０３の姿勢（向き、位置）を、直接適正な状態となるように光軸調整することができる。

なお、投光センサ１０１と受光センサ１０３とが離れている場合には、上記光軸調整治具１０を用いて受光センサ１０３の方向から投光センサ１０１の方向に向けて同様の調整を先に行い、その後、投光センサ１０１の方向から光軸調整治具１０の光源が受光センサ１０３の受光部１０４の中央部に見えるように受光センサ１０３を角度調整するようにしてもよい。このようにすれば、より精度よく調整することができる。

（総括）
以上のように、上記光軸調整治具１０，２０，３０，４０，５０によれば、投光センサ１０１と受光センサ１０３とを有する光電センサ１００の光軸調整を、１人の作業者でも適切に光軸調整することが容易に可能となる。このため、透過型及びミラー反射型の光電センサ１００の光軸調整のために要する時間と労力を大幅に削減することが可能となる。

しかも、光電センサ１００の電源が供給されていない状態でも、光電センサ１００の光軸調整をできるので、工期の短縮が可能となる。その上、光軸調整のための治具を安価に製造することができ、コストを抑えることもできる。

なお、上記した実施形態では、光源として配光を比較的小さく絞ることができるＬＥＤ１４，２４，３４，４４，５４を例に説明したが、配光を比較的小さく絞ることができる光源であれば、光源は上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記した実施形態は一例を示しており、ケーシング１１，２１，３１，４１，５１の形状、光源（ＬＥＤ１４，２４，３４，４４，５４）の配置などは本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

１０，２０，３０，４０，５０ 光軸調整治具
１１，２１，３１，４１，５１ ケーシング
１２ 光源配置部
１３ ＬＥＤライト
１４，２４，３４，４４，５４ ＬＥＤ
１５，２５，３５，４５，５５ 電池ケース
１６，２６，３６，４６，５６ 点灯スイッチ
１７，２７，３７，４７，５７ 観測窓
１９，２９，３９，４９，５９ 確認部
１８，２８，３８，４８，５８ 鏡
２５ａ，３５ａ，４５ａ 電池
３８ａ 貫通穴
６０ 像調整部
６１ 凸レンズ
１００ 光電センサ
１０１ 投光側光電センサ（投光センサ）
１０２ 投光部
１０３ 受光側光電センサ（受光センサ）
１０４ 受光部
Ｂ 調整光

Claims (7)

1. 投光側光電センサと受光側光電センサとを有する光電センサの光軸を調整する光軸調整治具であって、
   前記投光側光電センサの方向から前記受光側光電センサの受光部に向けて調整光を照射する光源と、
   前記調整光の照射方向に平行な向きの観測窓と、
   前記観測窓を介して前記調整光の実像を確認する確認部と、
   前記観測窓から入る実像を前記確認部に向けて屈曲させる鏡と、
   を備えている、
   ことを特徴とする光電センサ用光軸調整治具。
2. 前記光源の電源を備えている、
   請求項１に記載の光電センサ用光軸調整治具。
3. 前記鏡は、中央部分に貫通穴を有し、
   前記光源は、前記貫通穴から前記調整光を照射するように構成されている、
   請求項１又は２に記載の光電センサ用光軸調整治具。
4. 前記鏡は、ハーフミラーで構成され、
   前記光源は、前記ハーフミラーを透過して前記調整光を照射するように構成されている、
   請求項１又は２に記載の光電センサ用光軸調整治具。
5. 前記確認部は、前記鏡に映る実像を拡大又は焦点距離を調整する像調整部をさらに備えている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサ用光軸調整治具。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電センサ用光軸調整治具を用いた光電センサの光軸調整方法であって、
   前記投光側光電センサの方向から前記受光側光電センサの方向に向けて、前記投光側光電センサが照射する光の光軸と同軸方向に前記光源の前記調整光を照射し、
   前記確認部から前記受光側光電センサの受光部に映る前記調整光を観測した状態で前記受光側光電センサの角度を調整し、前記受光側光電センサの受光部の中央部に前記調整光が位置して見えるように該受光側光電センサの姿勢を調整する、
   ことを特徴とする光電センサの光軸調整方法。
7. 前記受光側光電センサの角度を調整する前に、前記確認部から前記受光側光電センサの受光部に前記調整光が映るように前記投光側光電センサの角度を調整するようにした、
   請求項６に記載の光電センサの光軸調整方法。

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