JP2006135314A - 光電検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】光電検出器の入力・出力光束をかさばることのない構造で充分に分離するための簡素かつ経済的な解決法を見いだす。
【解決手段】少なくとも第一の光信号の送信機構（１２）と第一の光信号により反射された少なくとも第二の光信号の受信機構（１４）が上面に設置された電子ボード（１０）を有し、また、それぞれが送信機構（１２）、受信機構（１４）の前に設置された、半透明材料からなる送信レンズ（２２）と受信レンズ（２４）が組み込まれたカバー（２０）を有する光電検出器。ボード（１０）とカバー（２０）は、不透明材料でできた固定支持体（３０）上に固定され、支持体（３０）は、送信レンズ（２２）及び受信レンズ（２４）の間のカバー（２０）の分割溝（２１）にはめ込まれた突出中央ストリップ（３１）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出対象物の存在、又は光信号の行程上にある検出対象物の距離を伝える出力情報を送出するために、光信号の送信機構と反射された光信号の受信機構を有する光電検出器に関する。

光電検出装置は、よく知られており、通常、２つのタイプに分類される。遮断式システムと呼ばれる１つ目のタイプは、装置の送信機構と受信機構がそれぞれが距離を置いた２点に設置され、対象物は、対象物がこの二点の間で光信号を切断するときに検出される。２つ目のタイプでは、装置の送信機構と受信機構は、一般的に、同一の筐体内に置かれる。この２つ目のタイプには、遠隔の反射装置が対象物が存在しない場合に受信機構に向け送信された光信号を反射することのできる反射式（偏光、又は非偏光）と言われるシステムと、検出対象物上に送信された光信号の散乱反射を用いて機能する近傍システムと言われるシステム（背景の消去有又は無）が集められている。

二つ目のタイプでは、送信・受信機構は、従って、特に小さなサイズの光電検出器ではそれぞれが非常に近い。そのため、入力、出力光束間に発生する虞れのある、検出器の出力情報の信頼性を大きく損なうクロストーク現象をできる限り防ぐ必要がある。また、光電検出器は、送信・受信機構の前に、それらの感受性や精度を向上させるために置かれたレンズをしばしば有し、これらのレンズも、クロストークのリスクを増大させる。また同様に、検出器のそれぞれの機構間に距離が僅かしかないことや製造方法による公差のばらつきがこの現象を増大させる。

本発明は、従って、光電検出器の入力・出力光束をかさばることのない構造で充分に分離するための簡素かつ経済的な解決法を見いだすことを目的とする。また、本発明により、製造された検出器が適確に機能するように、工業的に時間内に容易に実現可能な、検出器のそれぞれの素子間の信頼性の高い効率的な位置づけが得られる。

このため、本発明は、少なくとも第１の光信号の送信機構と第１の光信号により反射された少なくとも第２の光信号の受信機構が上面に設置された電子ボードと、それぞれが送信機構・受信機構の前に設置された、半透明材料からなる送信レンズと受信レンズが組み込まれたカバーを有する光電検出器を記述する。本発明によると、ボードとカバーは不透明材料でできた固定支持体上に取り付けられ、支持体は、送信レンズ及び受信レンズの間のカバーの分割溝にはめ込まれた突出中央ストリップを有する。

本発明の一つの特徴によれば、支持体は、中央ストリップに垂直で電子ボードの固定手段を有する横断ベースを有する。中央ストリップは、カバーを支持体上に固定するための、カバー上の補完手段と結合する係止手段を有する。

本発明のもう一つの特徴によれば、検出器は、カバーの溝の遮光性を保つための、送信・受信光信号用の偏光フィルタを有する送信・受信レンズ上に置かれた半透明キャップを有する。

この他の特性や利点は、以下の詳細な説明、及び例として示し、添付図面に図示した実施の態様から明らかになる。

図を参照すると、光電セルとも呼ばれる光電検出器は、少なくとも第１の光信号を検出器の縦断軸Ｘとほぼ平行な方向に送信できる送信機構１２と、少なくとも第２の光信号を受信できる受信機構１４を有する。受信される第２の光信号は、検出器の使用に応じて反射装置上又は検出対象物上に送信された第１の光信号の反射から送られる。受信機構１４は、第２の光信号を表す電気信号を放出できる少なくとも１つの光レシーバ部品を備えている。

検出器は、反射式検出器モード又は近傍検出器モードのどちらか一方で機能することができる。検出器は、また、これら２つのモードで機能することも可能である。このため、送信機構１２は、波長が赤領域の光信号を送出することのできる光エミッタ部品と、波長が赤外領域の光信号を送出することのできる光エミッタ部品を有してもよい。同様に、受信機構１４は、波長が赤領域の光信号を受信することのできる光レシーバ部品と、波長が赤外領域の光信号を受信することのできる光レシーバ部品を有してもよい。赤領域に位置する波長は、反射式検出器モードにおける機能に好ましくは使用され、赤外線領域に位置する波長は、近傍検出器モードにおける機能に好ましくは使用される。

機構１２、１４は、Ｘ軸と垂直に設置されたドーターボードと呼ばれる検出器の電子ボード１０（図２、７、８参照）に溶接される。ドーターボード１０は、特に、検出器の出力情報を提供するために受信機構１４から送られる電気信号の処理・分析手段を有する検出器の電子マザーボード５につながれる。マザーボードは、Ｘ軸に縦に設置され、ドーターボード１０とマザーボード５間の接続は、例えば、ＳＭＣ形のコネクタ１９によって行われる。このコネクタ１９によって、ドーターボード１０とマザーボード５間を電子的に適切に接続することが可能となり、また、これら二つのボード５、１０間の機械的な接続も比較的柔軟となる。検出器のマザーボード５の機能は、本文書には、詳細には記述されていない。

検出器は、ほぼ円筒形の、縦型外側スカート部２５を含む一体部品で形成されたカバー２０と、カバー２０の先端の、Ｘ軸と垂直な面（図５、６参照）に設置された送信レンズ２２、受信レンズ２４を有する。送信レンズ２２、受信レンズ２４は、半透明材料でできており、それぞれ第１の光信号、第２の光信号を通すように、それぞれが送信機構１２、受信機構１４の前に設置されている。レンズ２２、２４は、一体半透明部品で形成されているため、カバー２０は、検出器により送信・受信される光信号を分離するための、レンズ２２、２４間にカバーの直径の大部分を占める分割溝２１を有する。

本発明によれば、検出器は、また、上面にボード１０とカバー２０が固定された固定支持体３０を有し、これにより、検出器の必要最低寸法を好ましく低減させたうえ、「ドーターボード１０＋支持体３０＋カバー２０」の組み立てに剛性を与えている。これにより、３つの次元において、つまり横断面においても縦断方向においても、送信・受信レンズに対する送信・受信機構の信頼性の高い効率的な位置合わせが得られる。特に、これにより、送信、発信における焦点間距離の高い安定性が保証される。

支持体３０は、不透明材料で作られた一体部品からなる。これは、ほぼ円筒形の縦型ボディー３５とＸ軸に垂直な横断ベース３９（図３、４参照）を有する。支持体３０は、また、Ｘ軸に平行な面に突出中央ストリップ３１を有する。この分割中央ストリップ３１の使途は、クロストークのリスクを避けるよう、検出器内の送信・受信光束を効率的に分離することである。中央ストリップ３１は、両側で円筒ボディー３５の内壁につながれており、端部でベース３９上に支えられ、これにより、カバー３０を、機構１２、１４とレンズ２２，２４の間で光束を誘導するほぼ半円筒形である二つの空間に分割している。

反対の端部では、ストリップ３１が、好ましくは、場合によってレンズ２２、２４によって引き起こされる光の分散を防ぎ、送信・受信光束の分割を向上させるよう、これが支持体３０に取り付けられる際、カバー２０の分割溝２１に挿入される突起を形成している。このように、本発明により、光束の分割が、送信／受信機構１２，１４から送信／受信レンズ２２，２４まで常に維持される。

カバー２０を支持体３０上にしっかりと固定するために、本発明では、カバー２０上の補完手段と結合する中央ストリップ３１上に設置される係止手段３８が設けられている。これらの弾性係止手段は、例えば、ストリップ３１の各側面に設置され、それぞれ対応する溝２１のへりと結合する。また、支持体３０の円筒ボディー３５は、カバーが支持体３０に取り付けられる場合、カバーと支持体の組み立てに剛性を与え、誤操作防止装置の役目をするように、このカバー２０のスカート部２５の補完形状にはめ込みが可能な縦断溝３７を有してもよい。

電子ボード１０を支持体３０上にしっかりと固定するために、本発明では、横断ベース３９の後部壁上に固定手段が設けられている。これらの固定手段は、例えば、Ｘ軸に垂直な横断面におけるボード１０の安定した設置を実現するために、ベース３９の全周に分布する複数の支え３６ａと、支持体３０上にボードを挟んで固定するためにボード１０のピン溝１６と結合する係止爪３６ｂから成る係止装置を有する。

支持体３０上のボード１０の固定手段は、また、Ｘ軸の周囲でのボード１０の回転をブロックできる位置合わせ装置を有する。この位置合わせ装置は、受信機構１４、受信レンズ２４が、第２の光信号を適切に受信できるよう、適切に並ぶようにするためのものである。これは、例えば、ボード１０が支持体３０上に固定される場合、受信機構１４上の対応する少なくとも一つのピン溝１３ａ、１３ｂに挿入可能な横断ベース３９の外部壁から突出する少なくとも一つのピン３３ａ、３３ｂから成る。紹介される実施態様では、装置は、受信機構１４の両側に設置された２つのピン溝１３ａ、１３ｂに挿入される二つのピン３３ａ、３３ｂを有する。

この位置合わせ装置は、受信機構１４の爪（ピン）がドーターボード１０を貫通せず、ボード１０の表面に接触し溶接されているだけの場合に特に有効である。この時、受信機構１４の位置づけに製造方法に応じたばらつきがあってもよい。その場合、ピン３３ａ、３３ｂにより、受信機構１４に応じて常に受信レンズ２４の位置を決定することが可能となる。

横断ベース３９は、送信・受信光信号の通り道をあけておくように、送信機構１２、受信機構１４の前、突出部３１の両側に開口３２、３４を有する。また、このベースでは、送信機構１２、受信機構１４の周辺は、光束間の分離を向上させるどのような形態をとってもよい。

もう一つの実施態様によれば、カバー２０と支持体３０は、プラスチックでできた、つまり半透明材料と不透明材料の２材料の射出成形の作業により作られた一体部品のみ有してもよい。不透明材料は、支持体３０のボディー３５と突出部３１のために必要であり、半透明材料は、カバー２０のレンズ２２、２４のために必要である。

また、検出器は、カバー２０の溝２１とレンズ２２、２４を覆う半透明キャップ２９を有する。このキャップ２９は、（図８にのみ示された）カバー２０の横断外面上に取り付けられ、検出器の使用においてそれが必要ならば、送信・受信光信号のための偏光フィルタを有してもよい。キャップ２９は、溝２１周辺の検出器の遮光性を完全にすることも目的とする。これは、特に、カバー２０の肩上で超音波溶接により検出器に固定されてもよい。

検出器の製造過程において、ドーターボード１０は、まず支持体３０に固定される。次に、支持体３０＋ボード１０の部分集合体を、スカート部２５で形成された筒内部に挿入し、係止手段３８によりカバー２０に固定する。次に、マザーボード５は、このマザーボード５が「ドーターボード１０＋カバー２０＋支持体３０」組み立てのそれぞれの素子の適切な位置合わせには関与しないため、コネクタ１９によりドーターボード１０につながれてもよい。次に、最終的な検出器を形成するために、（図に示されていない）全体外部カバーが付加される。検出器を固結するために、遮光性樹脂をそれぞれの素子間に導入してもよい。

本発明の範囲を逸脱することなく、他の様態や細部改良の発想、均等手段の利用も考案可能であることは明らかである。

本発明の望ましい一実施態様による、検出器の固定支持体とカバーの組み立て状態を示す。 検出器の受信・送信機構を備えた電子ドーターボードを示す。 検出器の固定支持体の２方向からの詳細図を示す。 検出器の固定支持体の２方向からの詳細図を示す。 検出器のカバーの２方向からの詳細図を示す。 検出器のカバーの２方向からの詳細図を示す。 図１のカバーを除いた組み立て状態を示す。 検出器の電子ボード、支持体、カバーの組み立て状態の縦断面の簡易図を示す。

符号の説明

５ マザーボード
１０ ドーターボード
１２ 送信機構
１４ 受信機構
１６ ピン溝
１９ コネクタ
２０ カバー
２２ 送信レンズ
２４ 受信レンズ
３０ 支持体
３１ 中央ストリップ
３６ｂ 係止爪
３８ 係止手段
３９ 横断ベース

Claims (9)

1. 光電検出器であって、
   少なくとも第１の光信号の送信機構（１２）と第１の光信号により反射された少なくとも第２の光信号の受信機構（１４）が上面に設置された電子ボード（１０）、
   それぞれが送信機構（１２）、受信機構（１４）の前に設置された、半透明材料からなる送信レンズ（２２）と受信レンズ（２４）が組み込まれたカバー（２０）
   を有する光電検出器において、
   検出器は、ボード（１０）とカバー（２０）が上面に取り付けられた、不透明材料でできた固定支持体（３０）を有し、支持体（３０）は、送信レンズ（２２）及び受信レンズ（２４）の間のカバー（２０）の分割溝（２１）にはめ込まれた突出中央ストリップ（３１）を有することを特徴とする光電検出器。
2. 支持体（３０）が、中央ストリップ（３１）に垂直で、電子ボード（１０）の固定手段を有する横断ベース（３９）を有することを特徴とする請求項１に記載の光電検出器。
3. 固定手段がボード（１０）の係止装置と受信レンズ（２４）に対する受信機構（１４）の位置合わせを行う装置を有することを特徴とする請求項２に記載の光電検出器。
4. 位置づけ装置は、受信機構（１４）上の少なくとも一つの対応するピン溝（１３ａ、１３ｂ）にはめ込み可能な少なくとも一つのピン（３３ａ、３３ｂ）を支持体（３０）の横断ベース（３９）上に有することを特徴とする請求項３に記載の光電検出器。
5. 中央ストリップ（３１）が、カバー（２０）を支持体（３０）上に固定するための、カバー（２０）上の補完手段と結合する係止手段（３８）を有することを特徴とする請求項１に記載の光電検出器。
6. 支持体（３０）がさらに、ほぼ円筒形で横断ベース（３９）に垂直なボディー（３５）を有することを特徴とする請求項２に記載の光電検出器。
7. 検出器が、カバー（２０）の溝（２１）の遮光性を保つための、送信・受信光信号用の偏光フィルタを有する送信レンズ（２２）・受信レンズ（２４）上に設置された半透明キャップ（２９）を有することを特徴とする請求項１に記載の光電検出器。
8. 送信機構（１２）が赤領域の光信号を送出する光エミッタ部品と赤外線領域の光信号を送出する光エミッタ部品とを有すること、また、受信機構（１４）が反射式検出モードにおける検出のための光レシーバ部品と近傍検出モードにおける検出のための光レシーバ部品とを有することを特徴とする請求項１に記載の光電検出器。
9. カバー（２０）と支持体（３０）が、半透明材料と不透明材料の２材料の射出によって作られた一体部品として作られていることを特徴とする請求項１に記載の光電検出器。
   

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