JP2004318061A

JP2004318061A - 光学装置及びレーザセンサ

Info

Publication number: JP2004318061A
Application number: JP2003364567A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Igushi; 宏昭伊串
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】スポット径を調整するための機構を、本体ケースの厚さ方向に大型化することがないと共に、並列に取付けた場合であっても確実に調整することができる光学装置及びレーザセンサを提供する。
【解決手段】本体ケース２２には投光部２３及び受光部２４が設けられている。投光部２３は、アウタースリーブ２８内に投光レンズ２９、圧縮コイルバネ３０、ＬＤアッシー３１を回り止め状態で挿入し、ＬＤアッシー３１の後面にウォームホイール３２を螺合し、ウォームホイール３２をウォーム４０で回動するように構成されている。スポット調整部４６を回動操作すると、ウォームホイール３２が回動し、ＬＤアッシー３１ひいてはレーザ素子３４が投光レンズ２９の光軸上を直線移動するので、スポット径を調整することができる。この場合、スポット径の調整機構を投光レンズ２９の光軸上に配置することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、本体ケース内に、投光素子と、この投光素子からの光を集光状態で前方に照射する投光レンズとを備えた光学装置及びレーザセンサに関する。

近年、例えば光電センサにおいて、長距離に位置する物体の検出、或いは微小物体の検出などを行えるものとして、投光素子に半導体レーザを用いたレーザセンサが提供されている。
このようなレーザセンサにおいて、被検出対象物のサイズに合わせて最適なスポット径を得るためにスポット径可変機構を持つものが特開２００１−２６４４５３号公報に開示されている。

図１２は、特開２００１−２６４４５３号公報のものを示している。この図１２において、投光レンズ１を保持するレンズホルダ２は、ガイド部３によりレーザダイオード４の光軸方向にスライド可能な状態で保持されている。レンズホルダ２は鏡筒部５と螺合しており、その鏡筒部５が鏡筒保持部６及び鏡筒カバー７とともに光軸を回動中心として回動可能な状態で本体ケース８に支持されている。従って、使用者は、鏡筒カバー７を回動操作することにより、被検出対象物のサイズに応じて最適なスポット径となるように調整することができる。
特開２００１−２６４４５３号公報

しかしながら、このような構成のものでは、本体ケース８の外部に投光レンズ１を光軸方向に移動させるための調整機構を設けていることから、調整機構が本体ケース８から大きく突出する形状となる。このため、全体形状が大きくなる上に、調整機構のつまみ自体（鏡筒カバー７）は、投光レンズ１の外周を全周にわたって保持する構成となるために、本体ケース８が厚み方向（横方向）にも大型化してしまう。

ところで、近年、産業用機器について小型化が要望されており、レーザセンサのような光電センサについても例外ではない。特に、レーザセンサにおいては、複数台並列に取り付けられて使用されることも少なくなく、一層の小型化が望まれている。
このようにレーザセンサの小型化が図られる結果、レーザセンサの間隔が狭くなるほど、調整機構同士が接した状態で取付けられるため、取付け状態でレーザセンサのスポット径を調整しようとしても、お互いの調整機構が干渉してしまい調整することができないことがある。また、仮に調整できたとしても、非常に調整が行いづらいという問題があった。

一方、レーザセンサとして、図１３に示すように、本体ケース９内部に調整機構を備え、被操作部１０を回転操作すると、回転軸体１１が回転し、本体ケース９内部のレンズホルダ１２が光軸方向に移動することに伴って投光レンズ１３が移動することにより、スポット径を可変できるというものが供されている。従って、このような構成であれば、本体ケース９を密着させて並列に取り付けられたとしても、調整機構が干渉することがないので、取付け状態でスポット径の調整が行うことができる。

しかしながら、このような構成では、本体ケース９背面に被操作部１０が位置し、この被操作部１０を回転操作することによりレンズホルダ１２を移動させる構成であるため、投光レンズ１３と投光素子１４との間の光軸と並列に被操作部１０を有する回転軸体１１を配さなくてはならない。このため、本体ケース９が調整機構の分だけ大きくなってしまう。つまり、投光レンズ１３は投光素子１４の前面側に位置していることから、その投光レンズ１３が保持されるレンズホルダ１２を移動させるためには、投光レンズ１３と投光素子１４との間、特には光軸上に調整機構を設けることはできない。従って、必然的に、投光レンズ１３と投光素子１４との光軸からずれた位置、つまり、レンズホルダ１２より外側にずれた位置に調整機構を配置しなければならないため、本体ケース９が大型化してしまう。

しかも、レンズホルダ１２の外周側に光軸方向に移動させるための調整機構が備えられることとなるので、被操作部１０の回転操作によるレンズホルダ１２の光軸方向への移動の際に、レンズホルダ１２全体に均−な力が加わらず、不安定となるため高精度にレンズホルダ１２を位置調整することができない。このため、高精度に位置調整するには、調整機構自体を非常に高精度、かつ精密に組立てる必要があり、総じてコスト高となる。

要するに、何れの公知技術においても、投光レンズの位置を調整するための調整機構を備えた構成では、本体ケース９の小型化の妨げになってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スポット径を調整するための機構を、本体ケースの厚さ方向に大型化することがないと共に、並列に取付けた場合であっても確実に調整することができる光学装置及びレーザセンサを提供することにある。

本発明の光学装置は、本体ケース内に、投光素子と、この投光素子からの光を集光状態で前方に照射する投光レンズとを備えた光学装置であって、前記投光レンズは前記本体ケースに固定的に位置決めされ、前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動状態で前記投光素子を前記投光レンズの光軸に沿って直線移動可能に保持する投光素子ホルダと、前記投光素子ホルダの後方に設けられ、前記投光レンズの光軸を軸中心とする回動体と前記本体ケースに外部操作可能に設けられ、外部操作に応じて前記回動体を回動する被操作部と、前記回動体の回動運動を前記投光素子ホルダの直線運動に変換する変換手段とを備え、前記被操作部に対する外部操作に応じて、前記回動体を介して前記変換手段により前記投光素子ホルダを直線移動させるようにしてもよい（請求項１）。

上記構成において、前記被操作部は、状態表示用の表示部と同一面に設けられていてもよい（請求項２）。
また、前記投光素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢するように設けられ、前記変換手段が前記回動体の回動運動を前記投光素子ホルダの直線運動に変換する際の機械的ながたを吸収する付勢手段を設けるようにしてもよい（請求項３）。

また、前記変換手段は、前記回動体に形成された第１ネジ部と、前記投光素子ホルダに前記第１ネジ部と螺合可能に形成された第２ネジ部とからなり、前記被操作部に対する外部操作に応じて前記第１ネジ部から前記第２ネジ部に運動を伝達することにより前記投光素子ホルダを直線移動するように構成され、前記第１ネジ部は、前記投光素子ホルダの移動方向において前記投光素子ホルダを収容する収容部により規定される前記投光素子ホルダの移動可能範囲内の所定の中間領域で前記第２ネジ部と螺合することにより、前記第２ネジ部に運動を伝達して前記投光素子ホルダを直線移動させる伝達部と、前記移動可能範囲の両端部から前記中間領域の端部までの間に設定された所定の端部領域で前記第２ネジ部と螺合せず空回りすることにより、前記第２ネジ部に運動を伝達せず前記投光素子ホルダの直線移動を禁止する非伝達部とから構成されているようにしてもよい（請求項４）。

また、前記本体ケース内に配設された配線回路基板と、前記投光素子と前記配線回路基板とを接続する可撓性の電気接続部材とを備えるようにしてもよい（請求項５）。
本発明のレーザセンサは、本体ケース内に、レーザ素子と、このレーザ素子からの光を集光状態で前方に照射する投光レンズと、所定の検出領域に位置する被検出物体からの反射光を受光する受光素子とを備えたレーザセンサであって、前記投光レンズは前記本体ケースに固定的に位置決めされ、前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動状態で前記レーザ素子を前記投光レンズの光軸に沿って直線移動可能に保持するレーザ素子ホルダと、前記レーザ素子ホルダの後方に設けられ、前記投光レンズの光軸を軸中心とする回動体と、前記本体ケースに外部操作可能に設けられ、外部操作に応じて前記回動体を回動する被操作部と、前記回動体の回動運動を前記レーザ素子ホルダの直線運動に変換する変換手段とを備え、前記被操作部に対する外部操作に応じて、前記回動体を介して前記変換手段により前記レーザ素子ホルダを直線移動させるものである（請求項６）。

上記構成において、前記被操作部は、状態表示用の表示部と同一面に設けられているようにしてもよい（請求項７）。
また、前記レーザ素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢するように設けられ、前記変換手段が前記回動体の回動運動を前記レーザ素子ホルダの直線運動に変換する際の機械的ながたを吸収する付勢手段を設けるようにしてもよい（請求項８）。

また、前記変換手段は、前記回動体に形成された第１ネジ部と、前記投光素子ホルダに前記第１ネジ部と螺合可能に形成された第２ネジ部とからなり、前記被操作部に対する外部操作に応じて前記第１ネジ部から前記第２ネジ部に運動を伝達することにより前記投光素子ホルダを直線移動するように構成され、前記第１ネジ部は、前記投光素子ホルダの移動方向において前記投光素子ホルダを収容する収容部により規定される前記投光素子ホルダの移動可能範囲内の所定の中間領域で前記第２ネジ部と螺合することにより、前記第２ネジ部に運動を伝達して前記投光素子ホルダを直線移動させる伝達部と、前記移動可能範囲の両端部から前記中間領域の端部までの間に設定された所定の端部領域で前記第２ネジ部と螺合せず空回りすることにより、前記第２ネジ部に運動を伝達せず前記投光素子ホルダの直線移動を禁止する非伝達部とから構成されていてもよい（請求項９）。
また、前記本体ケース内に配設された配線回路基板を設け、前記レーザ素子と前記配線回路基板とを接続する可撓性の電気接続部材を設けるようにしてもよい（請求項１０）。

請求項１の発明によれば、被操作部を外部操作すると、回動体が回動する。すると、変換手段が回動体の回動運動を投光素子ホルダの直線運動に変換するので、投光素子ホルダが直線移動する。これにより、投光素子ホルダに保持されている投光素子が投光レンズの光軸上を直線移動するので、投光レンズによるスポット径を調整することができる。この場合、回動体は投光素子ホルダの後方に位置しているので、スポット径を調整するための機構を投光素子の後方側に配置することができ、本体ケースの厚さ方向に大型化してしまうことを防止できる。また、スポット径の調整機構が本体ケース内に設けられているので、並列に取付けた場合であっても、スポット径を確実に調整することができる。

請求項２の発明によれば、光学装置を取付ける際は、表示部を視認可能に取付けるのが通常であるので、表示部と同一面に設けられた被操作部を外部操作することができる。しかも、表示部を見ながら被操作部を外部操作することができるので、簡単に調整することができる。
請求項３の発明によれば、投光素子ホルダは付勢手段により投光レンズの光軸方向に付勢されているので、変換手段により回動体の回動運動を投光素子ホルダの直線運動に変換する際の機械的ながたを吸収することができ、投光素子の位置を高精度に微調整することができる。また、投光素子ホルダ全体を投光レンズの光軸方向に付勢するので、投光素子ホルダを均一な付勢力で付勢することができ、スポット径の調整を高精度に行うことができる。

請求項４の発明によれば、投光レンズから出射される光のスポット径を調整するために、使用者が被操作部を操作して投光素子ホルダを直線移動させる際、投光素子ホルダが収容部に突き当たってその移動が規制される前に、第１ネジ部と第２ネジ部とは空回りするので、それらが破損してしまうことを防止することができる。
請求項５の発明によれば、投光素子への通電状態で投光素子ホルダが直線移動することを許容すると共に、本体ケース内にコンパクトに収納することができる。
請求項６ないし請求項１０の構成によれば、本発明を反射型のレーザセンサに適用することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を反射型のレーザセンサに適用した第１の実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。
図１はレーザセンサの断面図、図２はカバーを外した状態で示すレーザセンサの側面図、図３はレーザセンサの平面図、図４はレーザセンサの正面図、図５はレーザセンサの横断面図である。これらの図１ないし図５において、レーザセンサ２１の本体ケース２２内には、投光部２３と受光部２４とが並列に設けられており、投光部２３から本体ケース２２の前方に照射された光が所定の検出領域に位置する被検出物体で反射して受光部２４に入射することにより被検出物体の検出が行われるようになっている。

本体ケース２２内の前部には受光ブロック部２５が本体ケース２２と一体に形成されており、その受光ブロック部２５の側面に板状の壁面部２６が面一に形成されている。壁面部２６と本体ケース２２の側面部との間に挿入空間部２７が形成されており、その挿入空間部２７に投光部２３が位置決め状態で挿入されている。
図６は投光部２３の構成を示している。この図６において、投光部２３は、円筒状のアウタースリーブ２８の前面に形成された孔２８ａに投光レンズ２９を装着し、アウタースリーブ２８内に圧縮コイルバネ（付勢手段に相当）３０及びＬＤアッシー３１を挿入し、さらにＬＤアッシー３１にウォームホイール（回動体に相当）３２を連結して構成されている。この場合、ＬＤアッシー３１は、アウタースリーブ２８内に回り止め状態で挿入されている。

図７は投光部２３の分解図であり、図８はその断面図である。これらの図７及び図８において、ＬＤアッシー３１は、ＬＤホルダ（レーザ素子ホルダに相当）３３の後面にレーザ素子３４を装着した状態でＬＤベース３５によりレーザ素子３４の抜止めを図って構成されており、投光レンズ２９の光軸上にレーザ素子３４が位置している。レーザ素子３４の後面にはＦＰＣ（電気接続部材に相当）３６が電気的に接続されており、ＬＤアッシー３１がアウタースリーブ２８内に挿入された状態では、ＦＰＣ３６はアウタースリーブ２８の切欠部３７から外部に導出されている。

アウタースリーブ２８の後方にはウォームホイール３２が配設されている。このウォームホイール３２は、投光レンズ２９の光軸が軸方向となるように設けられており、その前面にはオネジ部３８が一体に設けられている。オネジ部３８はＬＤベース３５の後面に形成されたメネジ部３９に螺合しており、これらのオネジ部３８とメネジ部３９とにより変換手段が構成されている。ウォームホイール３２にはウォーム４０が螺合しており、ウォーム４０の回動に伴ってウォームホイール３２が回動するようになっている。このような構成により、ウォーム４０の回動に伴ってウォームホイール３２が回動し、ＬＤアッシー３１が直線移動するようになっている。この場合、ウォーム４０とウォームホイール３２との間の減速比は大きく設定されており、ウォーム４０の回転角度に比較してウォームホイール３２の回転角度が小さくなるように設定されている。そして、ウォームホイール３２の後面に設けられたシャフト４１にはシャフトストッパー４２が回動可能に装着されている。

投光レンズ２９の後面とＬＤアッシー３１の前面との間には圧縮コイルバネ３０が介在されており、ＬＤアッシー３１が後方、つまりウォームホイール３２に付勢されている。これにより、ＬＤベース３５のメネジ部３９及びウォームホイール３２のオネジ部３８は、それらの山部と谷部とが付勢状態で当接しており、それらの間の機械的ながたが吸収されている。
以上のように構成された投光部２３のアウタースリーブ２８が本体ケース２２の挿入空間部２７に位置決め状態で挿入されており、その位置決め状態では、投光レンズ２９が本体ケース２２に固定的に位置決めされていることになる。

図１に戻って、ウォームホイール３２のシャフト４１に装着されたシャフトストッパー４２は本体ケース２２に固定されており、これによりウォームホイール３２の軸方向への移動が規制されている。本体ケース２２の上面には貫通孔４３が形成されており、ウォームシャフト４４の一端がその貫通孔４３に挿入されていると共に、他端が本体ケース２２内部に軸支されることにより、ウォーム４０が本体ケース２２に回動可能に支持されている。ウォームシャフト４４の一端面は本体ケース２２から外部を臨んでおり、その端面に溝部４５（図３参照）が形成されてスポット調整部（被操作部に相当）４６を構成している。

このような構成により、スポット調整部４６に対する回動操作は、ウォーム４０からウォームホイール３２に伝達される際に回動軸の方向が直交する方向に変換され、さらにウォームホイール３２からＬＤアッシー３１に伝達される際にＬＤアッシー３１の直線運動に変換される。
一方、受光ブロック部２５の前端には受光レンズ４７が固定され、受光ブロック部２５の後端において受光レンズ４７の光軸上となる部位に受光素子４８が装着されている。

本体ケース２２内にはメイン基板（配線回路基板に相当）４９及びサブ基板５０が対向して配設されており、それらの基板４９，５０がピンヘダー５１により保持された状態で電気的に接続されている。メイン基板４９には、ＬＤアッシー３１から導出されたＦＰＣ３６が接続されており、これによりレーザ素子３４への通電が可能となっている。また、メイン基板４９と接続された受光基板５２には受光素子４８が接続されており、メイン基板４９に実装された図示しない制御回路は、受光素子４８からの受光信号を処理して本体ケース２２に装着されたケーブル５３から検出信号を外部に出力するようになっている。

本体ケース２２の上面にはメイン基板４９と接続された表示部５４（図３参照）が設けられており、その表示部５４に動作状態が表示される。本実施の形態では、表示部５４と同一面にスポット調整部４６が設けられていることを特徴とする。尚、表示部５４に受光量或いはしきい値を表示するようにしてもよい。
そして、本体ケース２２には取付孔５５が形成されていると共に、本体ケース２２の前面には保護カバー５６が装着されている。

次に上記構成の作用について説明する。
上記構成のレーザセンサ２１を取付けるには、表示部５４が視認可能となるように取付ける。つまり、本体ケース２２の上面が開放されているように取付ける。
レーザセンサ２１に電源を投入すると、レーザ素子３４からレーザ光が出射され、投光レンズ２９を介して前方に集光状態で照射される。このとき、検出領域に被検出物体が位置していたときは、レーザ光が被検出物体で反射して受光レンズ４７を介して受光素子４８に入射するので、その受光素子４８が受光する受光量に基づいて被検出物体の有無を検出することができる。この場合、表示部５４の表示により被検出物体を検出したか否かを確認することができる。

さて、被検出物体が小さい場合は、レーザ光のスポット径を絞る必要がある。このような場合、本体ケース２２の上面に設けられているスポット調整部４６の溝部４５をマイナスドライバにより回動操作する。すると、ウォームシャフト４４の回動運動がウォームホイール３２の回動運動に変換され、その回動運動がＬＤアッシー３１ひいてはレーザ素子３４の直線運動に変換されるようになる。このとき、ＬＤアッシー３１が後方に移動するようにスポット調整部４６を回動操作することにより、被検出物体に照射されるレーザ光のスポット径を絞ることができる。

ここで、ＬＤアッシー３１の移動可能範囲は極めて小さく、その位置を高精度に微調整する必要があることから、本実施の形態では、ＬＤアッシー３１を圧縮コイルバネ３０により後方に付勢するようにしている。これにより、ＬＤアッシー３１のメネジ部３９がウォームホイール３２のオネジ部３８に付勢状態で当接するので、両者の間の機械的ながたを吸収して、スポット調整部４６に対する操作によりＬＤアッシー３１の位置を微調整することが可能となる。

このような実施の形態によれば、投光レンズ２９を本体ケース２２に固定的に位置決めすると共に、レーザ素子３４を保持するＬＤアッシー３１を投光レンズ２９の光軸上に直線移動可能に設け、さらにＬＤアッシー３１の後方にスポット径の調整機構を配置するようにしたので、調整機構を本体ケース２２内に配置することができる。従って、投光レンズの位置を調整する調整機構がケースの外側に突出して設けられている従来例のものと違って、レーザセンサ２１を並列配置するにしても、スポット調整部４６に対する操作によりスポット径を確実に調整することができる。

しかも、調整機構を投光レンズ２９の光軸上に設けるようにしたので、調整機構を投光レンズの光軸と並列に設けている従来例のものと違って、本体ケース２２の厚さ寸法を抑制することができると共に、ＬＤアッシー３１の中心に対してウォームホイール３２からの力を作用させることができるので、ＬＤアッシー３１に偏った力が作用してしまうこともない。

また、スポット調整部４６を表示部５４と同一面に設けるようにしたので、レーザセンサ２１を取付ける際は表示部５４が視認可能となるように取付ける以上、スポット調整部４６は外部操作可能となるので、通常の取付け条件では、スポット調整部４６に対する操作によりスッポト径を確実に調整することができる。
また、投光レンズ２９とＬＤアッシー３１との間に圧縮コイルバネ３０を介在させるようにしたので、ＬＤアッシー３１とウォームホイール３２との機械的ながたを吸収できると共に、投光レンズ２９をアウタースリーブ２８に装着する手段を削減することができる。この場合、ＬＤアッシー３１全体を圧縮コイルバネ３０により付勢するので、ＬＤアッシー３１を均一な付勢力で付勢することができ、スポット径の調整を高精度に行うことができる。

さらに、レーザ素子３４とメイン基板４９とをＦＰＣ３６により電気的に接続するようにしたので、ＬＤアッシー３１の移動範囲を抑制・制限することなく、しかも、ＬＤアッシー３１が光軸方向に移動した際にも、ＦＰＣ３６が撓むので、スペース的な制約を受けることなく、調整機構を円滑に機能させることができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図９ないし図１１に基づいて説明するに、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施の形態は、スポット調整部を投光レンズの光軸上に設けたことを特徴とする。

図９はレーザセンサの断面を示し、図１０はレーザセンサの平面を示し、図１１はレーザセンサの背面を示している。これらの図９ないし図１１において、レーザセンサ６１の本体ケース６２内には投光部２３及び受光部２４が設けられている。本実施の形態では、図示上側に受光部２４が位置し、下側に投光部２３が位置している。
本体ケース６２の背面には回動体６３が軸支されている。この回動体６３の前面にはオネジ部６４が一体に形成されており、そのオネジ部６４が投光部２３を構成するＬＤベース３５のメネジ部３９に螺合している。回動体６３の後面には円盤部６３ａが一体に形成されており、その円盤部６３ａが本体ケース６２の背面から後方を臨むことによりスポット調整部（被操作部に相当）６５を構成している。この場合、スポット調整部６５が投光レンズ２９の光軸上に位置していることになる。

本体ケース６２内にはメイン基板（配線回路基板に相当）６６、トップ基板６７、受光基板６８が電気的に接続された状態で配設されており、投光部２３から導出されたＦＰＣ３６はメイン基板６６と接続されている。また、トップ基板６７にはＬＥＤ６９が搭載されて本体ケース６２の上面に形成された窓部７０を介して視認可能となっており、斯様な構成により表示部７１が構成されている。

尚、受光素子４８の前面は透明な導電性フィルム７２で覆われていると共に、受光基板６８の背面はシールド板７３で覆われており、これにより受光素子４８に対するシールドが図られている。
このような実施の形態によれば、スポット調整部６５は投光レンズ２９の光軸上に位置しているので、スポット調整部６５が表示部７１と同一面に位置していないものの、第１の実施の形態で用いたウォームホイール及びウォームを廃止することができ、レーザセンサの一層の小型化を図りながら、第１の実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図１２ないし図１４に基づいて説明するに、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第３の実施の形態は、第２の実施の形態において、スポット調整部６５の回動体６３を空回り可能に構成したことを特徴とする。

図１２は、レーザセンサの断面を示している。この図１２において、本体ケース６２の背面に軸支された回動体６３の前面には第１ネジ部８１が一体に形成されている。この第１ネジ部８１において、その先端部よりの所定の中間領域にはオネジ部８１ａが形成されており、そのオネジ部８１ａが投光部２３を構成するＬＤベース３５に形成されたメネジ部３９に螺合している。また、第１ネジ部８１において、オネジ部８１ａの端部から前後方向となる端部領域はシャフト部８１ｂが形成されている。この場合、オネジ部８１ａが本発明の「伝達部」として機能し、その第１ネジ部８１においてオネジ部８１ａが形成されていないシャフト部８１ｂが本発明の「非伝達部」として機能するようになっている。

円盤部６３ａとメイン基板６６との間にＯリング（付勢手段に相当）８２が設けられており、このＯリング８２の弾性力により、回動体６３には常に投光レンズ２９から離間する方向に付勢力が作用している。
図１３に示される状態は、投光レンズ２９とレーザ素子３４の離間距離が最大となっている状態（以下、状態１と称する）である。この状態１においては、投光素子ホルダとしてのＬＤアッシー３１を収容している収容部（本実施の形態においては、本体ケース６２とメイン基板６６により形成される空間）８３において、ＬＤアッシー３１は、レーザ素子３４背面側の直線移動可能範囲がメイン基板６６により規定されており、このメイン基板６６に当接する直前で、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合が外れて空回りするようになっている。

また、図１４に示される状態は、投光レンズ２９とレーザ素子３４との離間距離が最小となる状態（以下、状態２と称する）である。この状態２においては、上記した収容部８３において、ＬＤアッシー３１は、投光レンズ２９側の直線移動可能範囲が本体ケース６２を構成する内壁面８４により規定されており、この内壁面８４に当接する直前（手前）で、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合が外れて空回りするようになっている。

ここで、図１３に示す状態１の空回り状態から図１２に示す螺合状態へと復帰する際は、被操作部を構成する回動体６３（円盤部６３ａ）を螺合状態から状態１となる回転方向と反対方向へ回転操作すればよい。
つまり、円盤部６３ａとメイン基板６６との間にＯリング８２が設けられていることから、このＯリング８２の弾性力により、回動体６３には常に投光レンズ２９から離間する方向に付勢力が作用している。これにより、オネジ部８１ａは、その後方に位置するＬＤアッシー３１のＬＤベース３５に形成されているメネジ部３９側に所定の力で押されていることになる。従って、回動体６３を回転操作することにより螺合状態から徐々に状態１への調整を行っていくと、ＬＤアッシー３１がメイン基板６６に当接する直前で、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合が外れて空回りするが、回動体６３を逆回転させることで、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合状態に容易に復帰させてＬＤアッシー３１を直線移動することができる。

また、図１４に示す状態２の空回り状態から螺合状態へと復帰する際は、回動体６３（円盤部６３ａ）を螺合状態から状態２となる回転方向へ回転操作すればよい。
つまり、ＬＤホルダ３３の前面側には圧縮コイルバネ３０が設けられていることから、この圧縮コイルバネ３０の弾性力により、ＬＤアッシー３１には常に投光レンズ２９から離間する方向に付勢力が作用している。これにより、メネジ部３９は、その後方に位置する回動体６３の第１ネジ部８１に設けられたオネジ部８１ａ側に所定の力で押されていくことになる。従って、回動体６３を回転操作することにより螺合状態から徐々に状態２への調整を行っていくと、ＬＤアッシー３１が内壁面８４に当接する直前で、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合が外れて空回りするが、回動体６３を逆回転させることで、オネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合状態を容易に復帰させてＬＤアッシー３１を直線移動することができる。

このような実施の形態によれば、回動体６３に対する回動操作に伴って収容部８３に収容されたＬＤアッシー３１が直線移動可能な範囲内において、ＬＤアッシー３１の直線移動が収容部８３により制限される寸前に回動体６３が空回りするように構成するようにしたので、回動体６３に無理な力が作用してオネジ部８１ａとメネジ部３９が破損してしまうことを防止することができる。

しかも、Ｏリング８２及び圧縮コイルばね３０の付勢力を利用して、状態１或いは状態２からオネジ部８１ａとメネジ部３９との螺合状態に容易に復帰するようにしたので、使用者が螺合状態に復帰させるための特別な操作を行う必要がなく、第１の実施の形態と同一の作用効果を得ながら、操作性が悪化することなく実施することができる。
尚、Ｏリング８２の代わりに、図１５に示すようなコ字形状の板ばね（付勢手段に相当）８５を用い、その板ばね８５に形成された孔８６を回動体６３に係止することにより、図１６に示すように板ばね８５の弾性を利用して回動体６３を後方に付勢するようにしてもよい。

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
ＬＤベース３５の後面にオネジ部を突出して設け、そのオネジ部をウォームホイール３２の前面に形成されたメネジ部に螺合するようにしてもよい。
ＬＤベース３５の後面を平坦面とすると共に、ウォームホイール３２にメネジ部を形成し、そのメネジ部に回り止めされたシャフト部材に形成されたオネジ部を螺合し、さらにシャフト部材をＬＤベース３５の後面に当接させることにより、シャフト部材の直線運動によりＬＤアッシー３１を直線移動させるようにしてもよい。

ＬＤアッシー３１を前方に付勢するようにしてもよい。
レーザ素子３４とメイン基板４９とをリード線或いはフラットケーブルで接続するようにしてもよい。
本発明をレーザセンサ以外の光学装置に適用するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態におけるレーザセンサの断面図カバーを外して示すレーザセンサの側面図レーザセンサの平面図レーザセンサの正面図レーザセンサの横断面図投光部の分解図投光部の詳細な分解図断面で示す図７相当図本発明の第２の実施の形態を示すレーザセンサの断面図レーザセンサの平面図レーザセンサの背面図本発明の第３の実施の形態を示すレーザセンサの断面図状態１を示すレーザセンサの要部の断面図状態２を示す図１３相当図第３の実施の形態の変形例を示す板ばねの斜視図レーザセンサの要部の断面図従来例を示す要部の断面図異なる従来例を概略的に示す断面図

符号の説明

２１はレーザセンサ、２２は本体ケース、２９は投光レンズ、３０は圧縮コイルバネ（付勢手段）、３２はウォームホイール（回動体）、３３はＬＤホルダ（レーザ素子ホルダ）、３４はレーザ素子、３６はＦＰＣ（電気接続部材）、３８はオネジ部（変換手段）、３９はメネジ部（変換手段、第２ネジ部）、４６はスポット調整部（被操作部）、４９はメイン基板（配線回路基板）、５０はサブ基板（配線回路基板）、６１はレーザセンサ、６２は本体ケース、６３は回動体、６５はスポット調整部（被操作部）、６６はメイン基板（配線回路基板）、８１は第１ネジ部、８１ａはオネジ部（伝達部）、８１ｂはシャフト部（非伝達部）、８２はＯリング（付勢手段）、８３は収容部、８５は板ばね（付勢手段）である。

Claims

本体ケース内に、投光素子と、この投光素子からの光を集光状態で前方に照射する投光レンズとを備えた光学装置であって、
前記投光レンズは前記本体ケースに固定的に位置決めされ、
前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動状態で前記投光素子を前記投光レンズの光軸に沿って直線移動可能に保持する投光素子ホルダと、
前記投光素子ホルダの後方に設けられ、前記投光レンズの光軸を軸中心とする回動体と、
前記本体ケースに外部操作可能に設けられ、外部操作に応じて前記回動体を回動する被操作部と、
前記回動体の回動運動を前記投光素子ホルダの直線運動に変換する変換手段とを備え、
前記被操作部に対する外部操作に応じて、前記回動体を介して前記変換手段により前記投光素子ホルダを直線移動させることを特徴とする光学装置。
前記被操作部は、状態表示用の表示部と同一面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
前記投光素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢するように設けられ、前記変換手段が前記回動体の回動運動を前記投光素子ホルダの直線運動に変換する際の機械的ながたを吸収する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の光学装置。
前記変換手段は、前記回動体に形成された第１ネジ部と、前記投光素子ホルダに前記第１ネジ部と螺合可能に形成された第２ネジ部とからなり、前記被操作部に対する外部操作に応じて前記第１ネジ部から前記第２ネジ部に運動を伝達することにより前記投光素子ホルダを直線移動するように構成され、
前記第１ネジ部は、
前記投光素子ホルダの移動方向において前記投光素子ホルダを収容する収容部により規定される前記投光素子ホルダの移動可能範囲内の所定の中間領域で前記第２ネジ部と螺合することにより、前記第２ネジ部に運動を伝達して前記投光素子ホルダを直線移動させる伝達部と、
前記移動可能範囲の両端部から前記中間領域の端部までの間に設定された所定の端部領域で前記第２ネジ部と螺合せず空回りすることにより、前記第２ネジ部に運動を伝達せず前記投光素子ホルダの直線移動を禁止する非伝達部とから構成されていることを特徴とする請求項３記載の光学装置。
前記本体ケース内に配設された配線回路基板と、
前記レーザ素子と前記配線回路基板とを接続する可撓性の電気接続部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学装置。
本体ケース内に、レーザ素子と、このレーザ素子からの光を集光状態で前方に照射する投光レンズと、所定の検出領域に位置する被検出物体からの反射光を受光する受光素子とを備えたレーザセンサであって、
前記投光レンズは前記本体ケースに固定的に位置決めされ、
前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動状態で前記レーザ素子を前記投光レンズの光軸に沿って直線移動可能に保持するレーザ素子ホルダと、
前記レーザ素子ホルダの後方に設けられ、前記投光レンズの光軸を軸中心とする回動体と、
前記本体ケースに外部操作可能に設けられ、外部操作に応じて前記回動体を回動する被操作部と、
前記回動体の回動運動を前記レーザ素子ホルダの直線運動に変換する変換手段とを備え、
前記被操作部に対する外部操作に応じて、前記回動体を介して前記変換手段により前記レーザ素子ホルダを直線移動させることを特徴とするレーザセンサ。
前記被操作部は、状態表示用の表示部と同一面に設けられていることを特徴とする請求項６記載のレーザセンサ。
前記レーザ素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢するように設けられ、前記変換手段が前記回動体の回動運動を前記レーザ素子ホルダの直線運動に変換する際の機械的ながたを吸収する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項６または７記載のレーザセンサ。
前記変換手段は、前記回動体に形成された第１ネジ部と、前記投光素子ホルダに前記第１ネジ部と螺合可能に形成された第２ネジ部とからなり、前記被操作部に対する外部操作に応じて前記第１ネジ部から前記第２ネジ部に運動を伝達することにより前記投光素子ホルダを直線移動するように構成され、
前記第１ネジ部は、
前記投光素子ホルダの移動方向において前記投光素子ホルダを収容する収容部により規定される前記投光素子ホルダの移動可能範囲内の所定の中間領域で前記第２ネジ部と螺合することにより、前記第２ネジ部に運動を伝達して前記投光素子ホルダを直線移動させる伝達部と、
前記移動可能範囲の両端部から前記中間領域の端部までの間に設定された所定の端部領域で前記第２ネジ部と螺合せず空回りすることにより、前記第２ネジ部に運動を伝達せず前記投光素子ホルダの直線移動を禁止する非伝達部とから構成されていることを特徴とする請求項８記載のレーザセンサ。
前記本体ケース内に配設された配線回路基板と、
前記レーザ素子と前記配線回路基板とを接続する可撓性の電気接続部材とを備えたことを特徴とする請求項６ないし９の何れかに記載のレーザセンサ。