JP2688361B2

JP2688361B2 - 光電センサ

Info

Publication number: JP2688361B2
Application number: JP63193301A
Authority: JP
Inventors: 正己山川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-08-02
Filing date: 1988-08-02
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: US4967069A; JPH0242381A; US4942618A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、赤外光を照射して物体の存否を検知する
光電センサに関するものである。

［従来の技術］従来より光電センサの投光器、受光器は、いずれも箱
型のケースの壁に円形の孔を穿って凸レンズを固着し、
その焦点に発光ダイオードなどの発光素子、又はフォト
トランジスタなどの受光素子による光電素子を設け、凸
レンズから光電素子に至る光の経路を妨げないように点
灯駆動回路、又は信号増幅回路、および動作表示灯、可
変抵抗器などの部品をケースの内壁面に固着して各部品
間を電気的に接続し、入力端子と出力端子に電線コード
を接続してケース外に導出し、蓋を閉じた構造になって
いる。

第４図は、このような従来の光電センサを示す図であ
る。

図において、Ａは、箱型のケーシング１に投光レンズ
２、集光レンズ３、発光素子５、受光素子６を始め、そ
の他の図示しない電子部品を搭載したいわゆる反射型光
電センサである。

４は、光軸調節用ブラケット、4a,4bはそれぞれ光軸
調節ネジである。

発光素子５から放射される赤外光は、第４図（ｂ）に
示すように投光レンズ２を介して回帰反射鏡７方向に照
射されて反射し、集光レンズ３を介して受光素子６に至
る。そして、光電センサと回帰反射鏡７間に形成された
光線の経路が、検出対象物体８によって遮光されると、
受光素子６における受光光量が変化し、この光量変化が
電気信号として受光素子６から出力されることにより検
知領域における検出対象物体８の存否が検知される。

［発明が解決しようとする問題点］近時、光電センサはユーザより小型化の要請が高まり
年々小型化して来ているが、構造上、小型化を妨げる二
つの問題点が存在している。

第１の問題点は、光電センサの組立作業性に関するも
のである。

すなわち、光電センサのケースの内壁に部品を取り付
けるにはケースの内部にドライバ、ピンセット、ハンダ
ごてなどの工具を挿し込んで作業を行なわなければなら
ず、ケースが小さくなればなるほど作業がやり辛くなる
ことである。

このように光電センサの小型化と組立作業の能率化と
は互いに矛盾することとなる。

第２の問題点は、集光光学系に凸レンズを用いている
ため、光電素子に至る光の経路の円錐状をしたかなり大
きい空間を必要とすることである。

つまり、光電センサの性能を良くするにはレンズの口
径を大きくして入光量を増加させ、レンズの焦点距離も
適当に長くして外乱光の影響を少なくすることが望まし
い。

したがって、大きな口径と長い焦点距離のレンズが求
められるので、大きな円錐状空間を必要とするわけであ
る。

このように、光電センサの小型化と光学特性の向上と
は互いに矛盾することとなる。

第３の問題点は、第４図（ｂ）に示すように光電セン
サの投光レンズ２から投光される赤外光の光軸中心と、
反射により光電センサの集光レンズ３へ入光する赤外光
の光軸中心とが合致せず、受光効率、換言すれば受光精
度が低下する点にある。

第４の問題点は、光軸方向の調節が煩雑なことであ
る。すなわち、第４図（ａ）に示すように複数の調節ネ
ジを操作してなさねばならず、正確な調節を迅速になし
得ない点にある。

［問題点を解決するための手段］この発明は、投光機構および受光レンズ部を有する半
球形状の光学ブロックと受光素子、電子回路部品、回路
基板等を有する半球形状の電子回路ブロックとを接合し
て、球形状の光電センサを得るとともに、半球形状の透明レンズ体に形成した凹部に設けられる
前記投光機構は、底部に発光素子を有するケーシング
と、これに嵌合して透明レンズ体の表面と連続して同一
曲率の球面を形成する投光レンズとで構成し、前記受光
レンズ部は半球形状の透明レンズ体と、その外表面と対
向する面に形成した凹面鏡と、この凹面鏡に対向してケ
ーシングの底部の外側に形成した凸面鏡と、前記凹面鏡
の中央に形成された集光レンズとで構成し、集光レンズ
からの出射光を前記電子回路ブロックにおける受光素子
に集光するようにして、上記従来の問題点を解決しよう
とするものである。

［作用］この発明において、投光機構から放射される赤外光の
光軸と受光レンズ部に入射してくる赤外光の光軸は一致
するため、受光効率は極めて良好となり検知感度、検知
距離が著しく向上する。また、光電センサはコンパクト
な球体であるため、設置性も向上し、光軸調整も正確し
かも迅速になしうる。

［発明の実施例］図面にもとづいて、この発明の実施例を説明する。第
１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。

図において、21は、投光機構22と受光レンズ部を有す
る半球形状の光学ブロックである。

投光機構22は、投光レンズ22a,ケーシング22bの底部
に設けられる発光素子22cとで構成され、半球形状の透
明レンズ体23の中心軸上に発光素子22cが位置するよう
に透明レンズ体23に埋め込まれている。そして、ケーシ
ング22bに嵌合する投光レンズ22aの外側面は透明レンズ
体23と同一の曲率を有する球面をなし、光学ブロック21
の球状外面を形成している。なお、この実施例におい
て、投光レンズ22aはフレネル型レンズとなっている。

24は、半球形状の透明レンズ体23の外表面とは反対側
の面に形成された凹面の第１反射鏡、25は、この第１反
射鏡24に対向するように前記ケーシング22bの底部外側
に形成された凸面の第２反射鏡、26は第１反射鏡24の中
心に穿設した集光レンズで第２反射鏡25と対向してい
る。

そして、透明レンズ体23、第１反射鏡24、第２反射鏡
25、集光レンズ26によって、受光レンズ部が構成されて
いる。なお、上記ケーシング底部には発光素子22cの配
線用に貫通孔が形成されている。

31は、前記光学ブロック21と合体して球体の光電セン
サを形成するほぼ半球形状の電子回路ブロックである。

この電子回路ブロック31には、回路基板32、受光素子
33、各種電子部品34、コネクター35等が搭載されてい
る。そして、受光素子33は前述の集光レンズ26と対向す
るよう回路基板32に取付けられている。36は、光学ブロ
ック21と電子回路ブロック31とを接合するネジ部であ
る。37は、電子回路ブロック31の後部開口部に嵌合され
るカバー部でゴム材で形成されている。

38は、カバー部37の止めネジ、39は入出力用の電線コ
ードである。

また40は、回路基板32に取付けられた動作表示用の発
光素子で、集光レンズ部41、透明レンズ体23を介して外
部に光ろ放射して、光電センサの作動状態を表示する。

なお、この実施例では、透明レンズ体23、投光レンズ
22a,ケーシング22b等は樹脂材で形成されている。

次に上述の実施例の作用を説明する。

発光素子22cに通電すると光電変換により赤外光が投
光レンズ22aを介して外方に照射される。回帰反射鏡ま
たは被検知物体によって反射された赤外光は透明レンズ
体23を通り第１反射鏡24で第１回目の反射がなされ、第
２反射鏡25に至る。ここで、第２回目の反射が行なわれ
た入射光は、集光レンズ26を経て受光素子33に集光され
る。赤外光の出入射は、いわゆる同軸上で行なわれるた
め出射光の光軸と入射光の光軸は完全に合致し、高い受
光効率が得られる。

なお、対象物体の検知は、被検知物体からの反射光を
受光することによりなすか、回帰反射鏡を用いて、これ
と光電センサとの間の光路を被検知物体が遮光すること
によりなすか、それぞれ必要に応じて選択することがで
きる。

第２図および第３図は光電センサＢの設置例を示す図
である。

第２図において、51は球状の光電センサＢを抱持する
半球状の支持ケーシングで、ネジ53等により例えば壁面
Ｗに固定される。

52は、支持ケーシング51に抱持された光電センサＢを
光軸が所定方向となるように固定するための固定ケーシ
ングで支持ケーシング51と螺合する。

固定ケーシング52をゆるめることにより、光電センサ
Ｂは支持ケーシング51内で自在に回動するので光軸方向
の設定は容易にしかも正確になしうる。

第３図において、Ｐは取付けパネル、61は光電センサ
Ｂを保護する支持ケーシング、61aはケーシング固定ネ
ジ、61bは光電センサ固定ネジでそれぞれ支持ケーシン
グ61に螺合する。

光電センサ固定ネジ61bをゆるめることにより、光電
センサＢは支持ケーシング61中で、自在に回動し光軸の
調節をなしうる。なお、Ｓはスペーサである。

［発明の効果］この発明は、以上述べた構成・作用により次のような
効果を得ることができる。

（イ）受光素子は、光の到来方向への反射光を受光す
ることになり、受光素子における受光効率が向上し、し
たがって検知精度が良好となる。前述の実施例では、従
来のミラー反射式光電センサの検知距離が４〜5mである
のに比較し、10m以上の検知距離が得られた。

（ロ）小型化が可能となる。前述の実施例では、1m以
上の検出距離を有する性能の拡散反射型光電センサが直
径約26mmの球体で得られた。

（ハ）光電センサ自体に占める反射光の有効受光面積
が従来に比べて極めて大きくなるため、検知精度の向上
と小型化が矛盾なく実現される。

（ニ）形状が球体であるため設置性が良好となり、例
えば、取付け用のケーシング内で、上下左右に自由に摺
動させることができるため、検出エリアへの方向調節、
固定が簡単・正確になしえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る光電センサの一部断面説明
図、第２図および第３図はそれぞれ球体形状の光電センサの
設置例を示す一部断面説明図、第４図は従来技術を示す
図で、同図（ａ）は、光電センサの外観斜視図、同図
（ｂ）は光軸経路を示す図である。 21……光学ブロック 22……投光機構 22a……投光レンズ 22b……ケーシング 22c……発光素子 23……透明レンズ体 24……第１反射鏡 25……第２反射鏡 26……集光レンズ 31……電子回路ブロック

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】投光レンズを有する投光機構および受光レ
ンズ部を有する半球形状の光学ブロックと受光素子、電
子回路部品、回路基板等を有する半球形状の電子回路ブ
ロックからなる球体状の光電センサであって、半球形状
の透明レンズ体の外表面に形成した凹部に設けられる前
記投光機構は底部に発光素子を有するケーシングと、こ
れに嵌合して透明レンズ体の表面と連続して同一曲率の
球面を形成する投光レンズとで構成し、前記受光レンズ
部は半球形状の透明レンズ体と、その外表面と対向する
面に形成した凹面鏡とこの凹面鏡に対向して外表面の凹
部の底面に形成した凸面鏡と、前記凹面鏡の中央に形成
された集光レンズとで構成し、集光レンズからの集束光
を前記電子回路ブロックにおける受光素子に集光するよ
うにしたことを特徴とする光電センサ。