JP2002131449A

JP2002131449A - 光センサー

Info

Publication number: JP2002131449A
Application number: JP2000319048A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ogawa; 邦彦小川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】透過光型光センサーの発光素子と受光素子と
を結ぶ光軸上に配置されていない被検出物体を検出でき
る透過光型光センサーを提供する。【解決手段】本光センサー１０は、半導体レーザ素子
１２と、別の位置に設けられたフォトダイオード１４と
を備えた透過光型光センサーであって、長方形凹部１６
の奥中央で光遮蔽壁１８の裏に配置されている被検出物
体Ｗの有無を検出する。２個のミラー２８、３０が、凹
部の奥の縁線１６ａに対して１３５°の角度を成し、か
つ物体がミラーを結ぶ光軸上にあるように、凹部の２隅
部２０、２２に配置されている。レーザ素子は、凹部の
外側で、ミラーに対して反時計周り４５°方向に光軸を
有するように配置され、フォトダイオードは、レーザ素
子と同じ側で、ミラーに対して時計周り４５°方向に光
軸を有するように配置されている。光路は、レーザ素子
から出射されたレーザ光がミラーを経て物体を透過し、
次いでミラーを経てフォトダイオードに達するように形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光センサーに関
し、更に詳細には、発光素子と受光素子とを結ぶ光軸上
に位置しない被検出物体を検出する透過光型光センサ
ー、また、発光素子及び受光素子の光軸上に位置しない
被検出物体を検出する反射光型光センサーに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダ
イオード等の発光素子と、光を受光するフォトダイオー
ド等の受光素子とからなる光センサー（光電スイッチ）
を用いて、被検出物体に光を照射し、被検出物体の透過
光を検出して、又は被検出物体の反射光を検出して被検
出物体の有無を検出する方法が、物体の有無を検出する
方法の一つとして広く使用されている。

【０００３】被検出物体に光を照射し、被検出物体を透
過した透過光を検出する方式の光センサー、即ち透過光
型光センサー７２は、図５（ａ）に示すように、光の投
光側に設けられた発光素子７４と、被検出物体Ｗを挟ん
で発光素子７４の反対側の受光側に設けられた受光素子
７６とから構成され、発光素子７２から光を出射し、被
検出物体Ｗを透過した透過光の光量を受光素子７６で検
出して被検出物体を検知する。被検出物体に光を照射
し、被検出物体で反射した反射光を検出する方式の光セ
ンサー、即ち反射光型光センサー７８は、図５（ｂ）に
示すように、光の投光側に設けられる発光素子８０と、
受光側に設けられる受光素子８２とを一体化した素子を
使って、発光素子８０から出射された光が被検出物体Ｗ
の面で反射して戻って来た反射光を受光素子８２で受光
して反射光量を検出し、被検出物体Ｗを検知する。

【０００４】従来、光センサーを設備などに取り付ける
際には、透過光型光センサー、反射光型光センサーとも
に、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように、被検出物体が
光センサーの光軸上に位置するように光センサーの発光
素子及び受光素子を配置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６（ａ）
及び（ｂ）に示すように、装置や設備の内部や部材内に
設けた凹部８４に配置されている被検出物体Ｗ、或いは
光遮蔽体８６の裏に配置されている被検出物体Ｗを検出
する必要があることも多く、その際には、従来、図６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、透過光型光センサー７
２及び反射光型光センサー７４も凹部８４内に取り付け
ている。

【０００６】しかし、近年、光センサーを必要とする装
置や設備の小型化或いはコンパクト化が進み、無駄なス
ペースが極力無いように、装置や設備を設計するように
なっているので、光センサーの取り付けに必要なスペー
スを凹部内に確保することが難しくなっている。そのた
めに、光センサーの小型化が要求されているものの、光
センサーの一層の小型化は技術的に難しい。また、従来
のように、装置内部や凹部内に光センサーを取り付けた
場合には、光センサーの調整、点検、交換等が難しい。
更には、光センサーを取り付けるスペースを凹部内に確
保することができないときには、装置や設備の設計をや
り直さざるを得ないこともある。

【０００７】そこで、以上の問題を解決するために、本
発明の目的は、透過光型光センサーの発光素子と受光素
子とを結ぶ光軸上に配置されていない被検出物体を検出
できる透過光型光センサー、また、光軸上に配置されて
いない被検出物体を検出できる反射光型光センサーを提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、光センサー
の光軸上にミラーを配置することにより、光センサーの
光路の経路（ルート）を自在に形成することを着想し、
本発明を発明するに到った。上記目的を達成するため
に、上記知見に基づいて、本発明に係る光センサーは、
発光素子と、発光素子から出射された光を受光する受光
素子と、発光素子と受光素子との間に配設された１個以
上のミラーとを備え、発光素子から出射された光量に対
する、受光素子によって受光された光量の多寡に基づい
て、発光素子からミラーを経て受光素子に達する光路中
に存在する被検出物体を検出することを特徴としてい
る。

【０００９】本発明で使用するミラーは、基本的には、
鏡面が平面のミラーであるが、場合によっては凹面鏡、
凸面鏡を用いても良い。発光素子は、制約はなく、例え
ば発光ダイオード（ＬＥＤ）でも、レーザーダイオード
でもよい。また、赤外線発光素子でもよい。受光素子
も、制約はなく、例えばフォトダイオードで良い。ま
た、赤外線発光素子を使ったときには、赤外線受光素子
でも良い。

【００１０】光センサーは、いわゆる透過光型光センサ
ー、つまり、受光素子を、発光素子から出射され、被検
出物体を透過した透過光を受光する素子とし、発光素子
とは別の位置に設けてもよい。また、光センサーは、い
わゆる反射光型光センサー、つまり、受光素子を、発光
素子から出射され、被検出物体で反射した反射光を受光
する受光素子とし、発光素子と組み合わせて一体的に設
けても良い。

【００１１】光遮蔽体の裏にある被検出物体を透過光型
光センサーで検出することもできる。その際には、被検
出物体が、発光素子及び受光素子から見て光遮蔽体の裏
に配置されており、被検出物体が２個のミラーを結ぶ直
線上に位置するように２個のミラーが配置され、発光素
子が光遮蔽体に関し２個のミラーの一方の反対側に配置
され、かつ、受光素子が光遮蔽体に関し２個のミラーの
他方の反対側に配置され、発光素子から出射された光の
光路が、発光素子から２個のミラーの一方及び２個のミ
ラーの他方を経て受光素子に達するように形成されてい
る。

【００１２】更には、透過光型光センサーを使用して、
発光素子から２個のミラーの一方に達する光路に配置さ
れている第２の被検出物体、及び２個のミラーの他方か
ら受光素子に達する光路に配置されている第３の被検出
物体の少なくともいずれかを検出することもできる。ま
た、ミラー間に配置する被検出物体の数には制約はな
く、例えば２個のミラーの間に更に少なくとも１個の別
のミラーが配置され、２個のミラーの一方と別のミラー
との間に配置されている別の被検出物体を、また、別の
ミラーと２個のミラーの一方との間に配置されている更
に別の被検出物体を検出することもできる。

【００１３】また、光遮蔽体の裏にある被検出物体を反
射光型光センサーで検出することもできる。その際に
は、被検出物体が、発光素子及び受光素子から見て光遮
蔽体の裏で、ミラーに面して配置されており、発光素子
及び受光素子が、光遮蔽体に関しミラーの反対側に配置
され、発光素子から出射された光が、発光素子からミラ
ーを経て被検出物体に達し、被検出物体で反射された光
がミラーを経て受光素子に達するように、光路が形成さ
れている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例１本実施形態例は、本発明に係る光センサーを透過光型光
センサーに適用した実施形態の一例であって、図１は本
実施形態例の光センサーの構成を示す模式図である。本
実施形態例の光センサー１０は、発光素子として設けら
れ、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１２と、受光
素子として設けられ、半導体レーザ素子１２とは別の位
置に設けられたフォトダイオード１４とを備えた透過光
型光センサーである。フォトダイオード１４は、半導体
レーザ素子１２から出射され、被検出物体を透過した透
過レーザ光を受光する素子であって、受光した透過レー
ザ光の光量の多寡に基づいて、半導体レーザ素子１２か
らフォトダイオード１４に到るレーザ光の光路中にある
被検出物体Ｗを検出する。

【００１５】本実施形態例では、光センサー１０は、装
置又は設備に設けられた長方形凹部１６の奥の中央で、
半導体レーザ素子１２及びフォトダイオード１４から見
て光遮蔽壁１８の裏に配置されている被検出物体Ｗの有
無を検出する。光遮蔽壁１８は、凹部１６の奥の両隅部
２０、２２を凹部外から見通せるように両側に開口２
４、２６を設けて、凹部１６の入口を塞いでいる。平面
状鏡面を有する２個のミラー２８、３０が、平面状鏡面
が凹部１６の奥の縁線１６ａに対して１３５°の角度を
成し、かつ被検出物体Ｗがミラー２８、３０の平面状鏡
面を結ぶ光軸上にあるように、凹部１６の奥の２隅部２
０、２２に配置されている。

【００１６】半導体レーザ素子１２は、光遮蔽壁１８に
関しミラー２８の反対側、つまり凹部１６の外側で、ミ
ラー２８の平面状鏡面に対して反時計周り４５°方向に
光軸を有するように配置されている。また、フォトダイ
オード１４は、光遮蔽壁１８に関しミラー３０の反対
側、つまり半導体レーザ素子１２と同じ凹部の外側で、
ミラー３０の平面状鏡面に対して時計周り４５°方向に
光軸を有するように配置されている。

【００１７】本実施形態例の光センサー１０では、半導
体レーザ素子１２からフォトダイオード１４に達する光
路は、半導体レーザ素子１２から出射されたレーザ光が
ミラー２８を経て被検出物体Ｗを透過し、次いでミラー
３０を経てフォトダイオード１６に達するように形成さ
れる。

【００１８】以上の構成によって、被検出物体Ｗが存在
しないときには、半導体レーザ素子１２から出射された
レーザ光は被検出物体Ｗに吸収されることなくフォトダ
イオード１４に達するので、フォトダイオード１４で検
出される光量は大きい。逆に、被検出物体Ｗが存在する
ときには、半導体レーザ素子１２から出射されたレーザ
光の一部は被検出物体Ｗに吸収されて、残りの透過レー
ザ光がフォトダイオード１４に達するので、フォトダイ
オード１４で検出される光量は小さい。本実施形態例で
は、予め、１）被検出物体Ｗが存在する場合２）被検出物体Ｗが存在しない場合の場合について、それぞれ、フォトダイオード１４で受光され
る透過レーザ光の光量を測定する。そして、光センサー
１０で被検出物体の有無を検出する際には、１）及び
２）の場合について予め測定した透過レーザ光の光量と
比較して、被検出物体Ｗの有無を検知する。

【００１９】これによって、本実施形態例の光センサー
１０は、被検出物体Ｗを透過してフォトダイオード１４
に達した透過レーザ光の光量を検出することにより、半
導体レーザ素子１２とフォトダイオード１４との光軸か
ら離れた位置にある被検出物体Ｗの有無を検知すること
ができる。

【００２０】実施形態例２本実施形態例は、本発明に係る光センサーを反射光型光
センサーに適用した実施形態の一例であって、図２は本
実施形態例の光センサーの構成を示す模式図である。本
実施形態例の光センサー４０は、発光素子として設けら
れ、レーザ光を出射する半導体レーザ素子４２と、受光
素子として設けられ、半導体レーザ素子１２と一体的に
組み合わされたフォトダイオード４４とを備えた反射光
型光センサーである。フォトダイオード４４は、半導体
レーザ素子４２から出射され、被検出物体で反射され戻
って来た反射レーザ光を受光する素子であって、受光し
た反射レーザ光の光量の多寡に基づいて、半導体レーザ
素子４２からフォトダイオード４４に到るレーザ光の光
路中にある被検出物体Ｗを検出する。

【００２１】本実施形態例では、光センサー４０は、装
置又は設備に設けられた長方形凹部４６の奥中央で、半
導体レーザ素子４２及びフォトダイオード４４から見て
光遮蔽壁４８の裏に配置されている被検出物体Ｗの有無
を検出する。光遮蔽壁４８は、凹部１６の奥の一つの隅
部５０を凹部外から見通せるように片側に開口５２を設
けて、凹部４６の入口を塞いでいる。平面状鏡面を有す
る１個のミラー５４が、平面状鏡面が凹部４６の奥の縁
線４６ａに対して１３５°の角度を成し、かつ被検出物
体Ｗがミラー５４の平面状鏡面に対して反時計周り４５
°方向にあるように、凹部４６の奥の隅部５０に配置さ
れている。

【００２２】半導体レーザ素子４２及びフォトダイオー
ド４４は、光遮蔽壁１８に関しミラー５４の反対側、つ
まり凹部４６の外側で、ミラー５４の平面状鏡面に対し
て時計周り４５°方向に光軸を有するように配置されて
いる。

【００２３】本実施形態例の光センサー４０では、半導
体レーザ素子４２からフォトダイオード４４に達する光
路は、半導体レーザ素子４２から出射されたレーザ光が
ミラー５４を経て被検出物体Ｗに達し、被検出物体Ｗで
反射した反射レーザ光がミラー５４を経てフォトダイオ
ード４４に達するように形成される。

【００２４】以上の構成によって、被検出物体Ｗが存在
しないときには、半導体レーザ素子４２から出射された
レーザ光は、被検出物体Ｗで反射されず、奥の凹部４６
の壁で反射された反射レーザ光がフォトダイオード４４
に達するので、フォトダイオード１４で検出される光量
は小さい。逆に、被検出物体Ｗが存在するときには、半
導体レーザ素子４２から出射されたレーザ光は被検出物
体Ｗで反射されてフォトダイオード４４に達するので、
フォトダイオード４４で検出される光量は大きい。

【００２５】本実施形態例では、予め、１）被検出物体Ｗが存在する場合２）被検出物体Ｗが存在しない場合の場合について、それぞれ、フォトダイオード４４で受光され
る透過レーザ光の光量を測定する。そして、光センサー
４０で被検出物体の有無を検出する際には、１）及び
２）の場合について予め測定した透過レーザ光の光量と
比較して、被検出物体Ｗの有無を検知する。

【００２６】これによって、本実施形態例の光センサー
４０は、被検出物体Ｗで反射し、フォトダイオード４４
に達した反射レーザ光の光量を検出することにより、半
導体レーザ素子４２及びフォトダイオード４４の光軸よ
り外れた位置にある被検出物体Ｗの有無を検知すること
ができる。

【００２７】実施形態例３本実施形態例は、本発明に係る光センサーを透過光型光
センサーに適用した実施形態の別の例であって、図３は
本実施形態例の光センサーの構成を示す模式図である。
本実施形態例の光センサー６０は、凹部１６及び光遮蔽
壁１８が存在しないことを除いて、実施形態例１の光セ
ンサー１０と同じ構成を備えている。本実施形態例の光
センサー６０は、実施形態例１とは異なり、半導体レー
ザ素子１２とミラー２８との光軸上、ミラー２８とミラ
ー３０との光軸上、及びミラー３０とフォトダイオード
１４との光軸上に、それぞれ、配置されている３個の被
検出物体Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃の有無を検出する。

【００２８】本実施形態例では、予め、次の場合につい
て、それぞれ、フォトダイオード１４で受光される透過
レーザ光の光量を測定する。１）被検出物体Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃のいずれも存在しない
場合２）被検出物体Ｗ₁のみが存在する場合３）被検出物体Ｗ₂のみが存在する場合４）被検出物体Ｗ₃のみが存在する場合５）被検出物体Ｗ₁、Ｗ₂が存在する場合６）被検出物体Ｗ₁、Ｗ₃が存在する場合７）被検出物体Ｗ₂、Ｗ₃が存在する場合８）被検出物体Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃のいずれも存在する場
合

【００２９】そして、光センサー６０で被検出物体の有
無を検出する際には、１）から８）の場合について予め
測定した透過レーザ光の光量に基づいて、被検出物体Ｗ
₁、Ｗ₂、Ｗ₃の有無を検知する。つまり、本実施形態
例の光センサー６０は、半導体レーザ素子とミラーとの
間、ミラー同士の間、ミラーとフォトダイオードとの間
に被検出物体Ｗを配置することにより、半導体レーザ素
子１２とフォトダイオード１４とを結ぶ直線上に並んで
いない複数個の被検出物体Ｗの有無を検出することがで
きる。本実施形態例では、被検出物体が３個以上あると
きには、更にミラーを増設して、ミラー同士の間に被検
出物体を配置することにより、３個以上の被検出物体を
検出することができる。

【００３０】実施形態例４本実施形態例は、本発明に係る光センサーを反射光型光
センサーに適用した実施形態の別の例であって、図４は
本実施形態例の光センサーの構成を示す模式図である。
本実施形態例の光センサー７０は、凹部４６及び光遮蔽
壁４８が存在しないことを除いて、実施形態例２の光セ
ンサー４０と同じ構成を備えていて、バーコードリーダ
ーとして動作する。バーコードリーダー７０に組み込ま
れた半導体レーザ素子４２から出射されたレーザ光はミ
ラー５４を経てバーコード面Ｂで反射し、反射レーザ光
としてバーコードリーダー７０に組み込まれているフォ
トダイオード４４によって受光、検出される。これによ
り、本実施形態例のバーコードリーダー７０は、バーコ
ードリーダー７０の光軸に対して９０°方向に屈曲して
いるバーコード面Ｂを読み取ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、光センサーの光軸をミ
ラーで反射させ、屈曲させることにより、発光素子及び
受光素子の位置を比較的自由に選定できるので、光セン
サーの取り付けの自由度を大幅に増大させることができ
る。また、スペースの制約が大きい凹部等内に光センサ
ーを取り付ける必要がないので、光センサーを必要とし
ている装置や設備を小型化することができ、更には、光
センサーの調整やメンテナンスが容易になる。本発明に
よれば、光センサーの光軸をミラーで屈曲させて、光軸
の直線部を増やすことにより、複数個の被検出物体を検
出することができる。本発明の光センサーをバーコード
読み取り機にも好適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の光センサーの構成を示す模式図
である。

【図２】実施形態例２の光センサーの構成を示す模式図
である。

【図３】実施形態例３の光センサーの構成を示す模式図
である。

【図４】実施形態例４の光センサーの構成を示す模式図
である。

【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、光センサ
ーの構成を説明する模式図である。

【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、凹部に配
置された光センサーの問題点を説明する模式図である。

【符号の説明】

１０……実施形態例１の光センサー、１２……半導体レ
ーザ素子、１４……フォトダイオード、１６……凹部、
１８……光遮蔽壁、２０、２２……隅部、２４、２６…
…開口、２８、３０……ミラー、４０……実施形態例２
の光センサー、４２……半導体レーザ素子、４４……フ
ォトダイオード、４６……凹部、４８……光遮蔽壁、５
０……隅部、５２……開口、５４……ミラー、６０……
実施形態例３の光センサー、７０……実施形態例４の光
センサー、バーコードリーダー、７２……透過光型光セ
ンサー、７４……発光素子、７６……受光素子、７８…
…反射光型光センサー、８０……発光素子、８２……受
光素子、８４……凹部、８６……光遮蔽体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G065 AB02 AB04 AB09 AB22 AB23 AB28 BA09 BA14 BB11 BC14 DA15 DA20 5G055 AA15 AB01 AB02 AC01 AD19 5J084 AA03 AA12 AD03 BA04 BA36 BA56 BB21 DA01 EA31 EA34 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、前記発光素子から出射された光を受光する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子との間に配設された１個以
上のミラーとを備え、前記発光素子から出射された光量に対する、前記受光素
子によって受光された光量の多寡に基づいて、前記発光
素子から前記ミラーを経て前記受光素子に達する光路中
に存在する被検出物体を検出することを特徴とする光セ
ンサー。
【請求項２】前記受光素子が、前記発光素子から出射
され、被検出物体を透過した透過光を受光する素子であ
って、前記発光素子とは別の位置に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の光センサー。
【請求項３】被検出物体が、前記発光素子及び前記受
光素子から見て光遮蔽体の裏に配置されており、被検出物体が２個のミラーを結ぶ直線上に位置するよう
に２個のミラーが配置され、前記発光素子が光遮蔽体に
関し２個のミラーの一方の反対側に配置され、かつ、前
記受光素子が光遮蔽体に関し２個のミラーの他方の反対
側に配置され、前記発光素子から出射された光の光路
が、前記発光素子から前記２個のミラーの一方及び前記
２個のミラーの他方を経て前記受光素子に達するように
形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光セ
ンサー。
【請求項４】第２の被検出物体が前記発光素子から前
記２個のミラーの一方に達する光路に配置されているこ
と、及び第３の被検出物体が前記２個のミラーの他方か
ら前記受光素子に達する光路に配置されていることのい
ずれかを条件とすることを特徴とする請求項３に記載の
光センサー。
【請求項５】前記２個のミラーの間に更に少なくとも
１個の別のミラーが配置され、別の被検出物体が、前記
２個のミラーの一方と前記別のミラーとの間に、更に別
の被検出物体が、前記別のミラーと前記２個のミラーの
一方との間に配置されていることを特徴とする請求項４
に記載の光センサー。
【請求項６】前記受光素子が、前記発光素子から出射
され、被検出物体で反射された反射光を受光する受光素
子であって、前記発光素子と組み合わせて一体的に設け
られていることを特徴とする請求項１に記載の光センサ
ー。
【請求項７】被検出物体が、前記発光素子及び前記受
光素子から見て光遮蔽体の裏で、ミラーに面して配置さ
れており、前記発光素子及び前記受光素子が、光遮蔽体に関し前記
ミラーの反対側に配置され、前記発光素子から出射された光が、前記発光素子から前
記ミラーを経て前記被検出物体に達し、前記被検出物体
で反射された光が前記ミラーを経て前記受光素子に達す
るように、光路が形成されていることを特徴とする請求
項６に記載の光センサー。