JP2010256183A - 反射型光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】不感帯を縮小することができる反射型光電センサを提供する。
【解決手段】反射型光電センサは、第１の投光素子２からの光を被検出対象（図示せず）に投光する投光レンズ１と、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光を受光する受光素子４と、第１の投光素子２と受光素子４との間に配置され前記被検出対象に投光する第２の投光素子７と、一面に第１の投光素子２からの光を外部に出射するための第１の窓部１６ａおよび前記被検出対象により反射される光を内部に入射させ受光レンズ３を介して受光素子４に入射させるための第２の窓部１６ｂを有するセンサボディ６とを備える。受光レンズ３が、投光レンズ１の焦点距離よりも焦点距離が短く設定され且つ第１の投光素子２の光軸方向に沿った方向において投光レンズ１よりも受光素子４側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検出対象の変位量や被検出対象の位置、被検出対象までの距離、被検出対象の有無などを検出するための反射型光電センサに関するものである。

従来から、図４に示すように、ＬＥＤ（例えば、赤外光を出射するＬＥＤ）よりなる投光素子２’から出射される光を被検出対象Ｄ０に投光するための投光レンズ１’と、投光素子２’から出射され被検出対象Ｄ０により反射される光を受光するための受光素子４’と、被検出対象Ｄ０により反射される光を受光素子４’に集光するための受光レンズ３’と、投光素子２’、受光素子４’、投光レンズ１’および受光レンズ３’を収納するセンサボディ６’とを備える。また、図４に示す構成の反射型光電センサは、受光素子４’が投光レンズ１’の中心軸から受光素子４’の中心が距離ＢＬＤ１だけ離間した形で配置され、投光素子２’および受光素子４’と投光レンズ１’および受光レンズ３’とが、センサボディ６’により幾何学的に位置決めされてなる反射型光電センサが提供されている。

ここに、図４に示す構成の反射型光電センサは、投光素子２’や受光素子４’が実装された基板５’と、投光素子２’からの光を外部に出射する第１の窓部（図示せず）および被検出対象Ｄ０により反射される光を受光素子４’で受光するために内部に入射させるための第２の窓部（図示せず）を有し内部に基板５’、投光レンズ１’および受光レンズ３’を収納するセンサボディ６’とを備える。ここで、受光素子４’としては、例えば、被検出対象Ｄ０で反射される光を受光レンズ３’で受光部４ａ’に集光することにより受光部４ａ’上に形成される光スポットの位置に依存して出力電流が変化するＰＳＤ（位置検出素子）や、受光部４ａ’が２つに分割されてなる２分割フォトダイオードなどを使用できる。

図４に示す構成の反射型光電センサでは、受光素子４’として、受光部４ａ’の中心を通る直線により第１受光部（図示せず）と第２受光部（図示せず）とに分割されてなる２分割フォトダイオードを使用しており、前記第１受光部および前記第２受光部は、被検出対象Ｄ０が投光素子２’の光軸方向に移動したときに受光部４ａ’上に形成される光スポットが移動する方向に配列されている。ここに、投光素子２’から出射される赤外光などの光を投光レンズ１’により被検出対象Ｄ０に投光し、被検出対象Ｄ０で反射された光を受光レンズ３’により受光素子４’の受光部４ａ’に集光し、受光部４ａ’上に形成される光スポットの位置を検出することにより、被検出対象Ｄ０の位置や被検出対象Ｄ０の変位量を検出する。ここで、受光部４ａ’上に形成される光スポットの位置は、演算回路（図示せず）により、受光部４ａ’を構成する前記第１受光部に入射される光の光量に基づく出力電流と前記第２受光部に入射される光の光量に基づく出力電流の大きさとの差分から算出する。

図４に示す構成の反射型光電センサでは、図４（ａ）に示すように、被検出対象Ｄ０が投光レンズ１’の中心から距離Ｌ１’だけ離れた位置Ｐ４にある場合、受光素子４’の受光部４ａ’の中心である位置Ｆ４に光スポットが形成される。ここに、受光部４ａ’を構成する前記第１受光部および前記第２受光部それぞれに入射される光量に基づく出力電流の大きさは等しくなる。ここで、被検出対象Ｄ０が投光レンズ１’の中心から距離Ｌ１＝Ｌ１’＋ΔＬだけ離れた位置Ｐ４から投光レンズ１’の中心から距離Ｌ１’だけ離れた位置Ｐ３に移動すると光スポットが受光部４ａ’上で位置Ｆ４から位置Ｆ３まで距離ΔＬ１だけ移動する。このとき、距離ΔＬ、ΔＬ１、Ｌ１’と、受光素子４’の表面と受光レンズ３’の中心との距離Ｓと、投光レンズ１’の中心と受光レンズ３’の中心との距離ＢＬ１との間には、三角測量法の原理から次式が成立する。
−ΔＬ１＝ΔＬ・Ｓ・ＢＬ１／Ｌ１’（Ｌ１’＋ΔＬ）
ここで、受光素子４’は、被検出対象Ｄ０が第１の投光素子２の光軸方向に移動したときに前記光スポットが移動する方向に前記第１受光部および前記第２受光部を配列してなるものであり、前記光スポットが受光部４ａ’の中心である位置Ｆ４に形成されているときに前記第１受光部に入射される光の光量に基づく出力電流と前記第２受光部に入射される光の光量に基づく出力電流が等しくなる。ここで、光スポットが位置Ｆ４から位置Ｆ３まで移動すると移動量ΔＬに応じて前記第１受光部に入射する光の光量に基づく出力電流と前記第２受光部に入射する光の光量に基づく出力電流との間で差が生じる。つまり、両出力電流の差を求めると投光レンズ１’の中心から距離Ｌ１’だけ離れた位置Ｐ４からの被検出対象Ｄ０が移動した距離ΔＬ１を求めることができる。

ところで、図４に示す構成の反射型光電センサでは、投光素子２’の中心と受光素子４’の中心とが距離ＢＬＤ１だけ離間して配置されるとともに、投光レンズ１’の中心と受光レンズ３’の中心との間の距離が距離ＢＬ１だけ離間する形で配置されている。この反射型光電センサでは、被検出対象Ｄ０と反射型光電センサとの間の距離が大きくなるほど被検出対象Ｄ０の第１の投光素子２’の光軸方向における変位量の検出分解能が低下する。例えば、図４（ｂ）に示すように、被検出対象Ｄ０が、反射型光電センサから距離Ｌ１（図４（ａ）参照）よりも長い距離Ｌ２だけ離れた位置Ｐ２から位置Ｐ１までΔＬだけ変位した場合の受光素子４’の受光部４ａ’における光スポットの位置Ｆ２から位置Ｆ１までの移動量ΔＬ２は、被検出対象Ｄ０が位置Ｐ４から位置Ｐ３まで前記ΔＬだけ変位した場合の受光素子４’の受光部４ａ’における前記移動量ΔＬ１に比べて小さくなり、被検出対象Ｄ０の第１の投光素子２’の光軸方向における変位量の検出分解能が低下する。

そこで、図５（ａ）に示すように、投光素子２’と受光素子４’との間の距離ＢＬＤ２を前記距離ＢＬＤ１よりも長くするとともに、投光レンズ１’の中心と受光レンズ３’の中心との間の距離ＢＬ２とを、距離ＢＬ１（図４参照）よりも長くすることにより、被検出対象Ｄ０が位置Ｐ４にある場合に比べて、被検出対象Ｄ０と投光レンズ１’との間の距離が大きい位置Ｐ２にある場合における被検出対象Ｄ０の変位量の検出分解能を向上させた反射型光電センサが提供されている。ここにおいて、被検出対象Ｄ０が、位置Ｐ２から位置Ｐ１までΔＬだけ変位した場合の受光素子４’の受光部４ａ’における光スポットの位置Ｆ２から位置Ｆ１までの移動量ΔＬ３は、図４に示す反射型光電センサにおいて、被検出対象Ｄ０が位置Ｐ２から位置Ｐ１まで前記ΔＬだけ変位した場合の受光素子４’の受光部４ａ’における前記移動量ΔＬ２に比べて大きくなり、被検出対象Ｄ０の投光素子２’の光軸方向における変位量の検出分解能が向上する。

ところが、図５に示す構成の反射型光電センサでは、図５（ｂ）に示すように、被検出対象Ｄ０が、位置Ｐ２に比べて反射型光電センサとの間の距離が小さい位置Ｐ３または位置Ｐ４にあると、被検出対象Ｄ０により反射される光が受光素子４’の受光部４ａ’に入射されなくなり、被検出対象Ｄ０の位置の検出や被検出対象Ｄ０の変位量の検出が不可能な領域（不感帯）が生じる。不感帯は、前記距離ＢＬ２および前記距離ＢＬＤ２が長くなるほど大きくなる。

これに対して、投光素子（図示せず）と受光素子（図示せず）との間に、更に被検出対象に光を照射する投光素子（図示せず）を設けることにより、前記不感帯を小さくした反射型光電センサが提案されている（特許文献１参照）。

この類の反射型光電センサには、例えば、図６に示すように、ＬＥＤよりなる第１の投光素子２”から出射される光を被検出対象Ｄ０（図５参照）に投光する投光レンズ１”と、第１の投光素子２”の光軸方向とは直交する規定方向に離間して配置されたＰＳＤ（位置検出素子）よりなる受光素子４”と、第１の投光素子２”から出射され被検出対象Ｄ０により反射される光を受光素子４”の受光部４ａ”に集光するための受光レンズ３”と、第１の投光素子２”と受光素子４”との間に配置されたＬＥＤよりなる第２の投光素子７”と、透光性の合成樹脂により形成され第１の投光素子２”および第２の投光素子７”からの光を外部に出射する第１の窓部１６ａ”および透光性の合成樹脂により形成され被検出対象Ｄ０により反射される光を内部に入射させるための第２の窓部１６ｂ”を有し内部に第１の投光素子２”、第２の投光素子７”、受光素子４”、投光レンズ１”および受光レンズ３”を収納するとともに第１の投光素子２”から受光素子４”側に出射される光を遮光し第１の投光素子２”から出射される光が受光素子４”に直接入射するのを防ぐセンサボディ６”とを備える反射型光電センサが提供されている。

また、図６に示す構成の反射型光電センサは、一表面側に第１の投光素子２”、第２の投光素子７”や受光素子４”が実装された基板５”を備え、センサボディ６”の内部に収納されている。

センサボディ６”は、図６に示すように、両面が開放された直方体状の本体部６ａ”と、本体部６ａ”における第１の投光素子２”と受光素子４”との並び方向で対向する両側壁６１ａ”，６２ａ”に平行し且つ両側壁６１ａ”，６２ａ”の間で前記並び方向に離間して並設された第１の隔壁６ｂ”および第２の隔壁６ｃ”とを有する。ここに、本体部６ａ”の前記並び方向の一端側の側壁６１ａ”および前記並び方向とは直交する方向で対向する両側壁（図示せず）と第１の隔壁６ｂ”とから第１の収納室６ｄ”が形成され、本体部６ａ”の前記並び方向とは直交する方向で対向する両側壁と第１の隔壁６ｂ”と第２の隔壁６ｃ”とから第２の収納室６ｅ”が形成され、本体部６ａ”の前記並び方向の他端側の側壁６２ａ”および前記並び方向とは直交する方向で対向する両側壁と第２の隔壁６ｃ”とから第３の収納室６ｆ”が形成される。本体部６ａ”の一面側における内周部全体に亘って段部６３ａ”が形成されており、基板５”が、外周部の前記一表面側を段部６３ａ”に当接させた形で本体部６ａ”に嵌着されている。ここに、基板５”の前記一表面側に実装された第１の投光素子２”，第２の投光素子７”および受光素子４”それぞれは、第１の収納室６ｄ”，第２の収納室６ｅ”および第３の収納室６ｆ”それぞれの内側に配置されている。

ここに、第１の収納室６ｄ”には、投光レンズ１”が第１の投光素子２”の光軸方向において第１の投光素子２”の光出射面２ａ”から投光レンズ１”の焦点距離だけ離間した形で配置されている。また、第２の収納室６ｆ”には、受光レンズ３”が第１の投光素子２”の光軸方向に沿った方向において受光素子４”の受光部４ａ”の表面から受光レンズ３”の焦点距離だけ離間した形で配置されている。

ここで、図６に示す構成の反射型光電センサは、被検出対象Ｄ０の位置が、第１の投光素子２”から出射され被検出対象Ｄ０により反射される光が受光レンズ３”に入射できる投光レンズ１”の中心からの最短距離である第１の規定距離よりも長い距離だけ投光レンズ１”から離れた位置の集合からなる第１の領域Ｌａ（図６参照）にあるときは、第１の投光素子２”から出射され被検出対象Ｄ０で反射される光が受光素子４”に入射する。そして、被検出対象Ｄ０の位置が、第２の投光素子７”から出射され被検出対象Ｄ０により反射される光が受光レンズ３”に入射できる投光レンズ１”の中心からの最短距離である第２の規定距離よりも長い距離だけ離れた位置の集合からなる第２の領域Ｌｂ（図６参照）にあるときは、第２の投光素子７”から出射され被検出対象Ｄ０で反射される光が受光素子４”に入射する。

特開２００３−２０４０７７号公報

しかしながら、図６に示す構成の反射型光電センサでは、受光レンズ３”と投光レンズ１”および第２の投光素子７”とが第１の投光素子２”の光軸方向に直交する方向において並列しているので、被検出対象Ｄ０が、投光レンズ１”の中心から前記第２の規定距離よりも短い距離だけ離れた位置にあると、被検出対象Ｄ０により反射される光が受光レンズ３”に入射されない。つまり、図６に示す構成の反射型光電センサでは、反射型光電センサと投光レンズ１”の中心から前記第２の規定距離だけ離れた位置との間の領域が被検出対象の変位量や被検出対象の位置、被検出対象までの距離、被検出対象の有無を検出できない不感帯Ｌｃ（図６参照）となっていた。

本願発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、不感帯を縮小することができる反射型光電センサを提供することにある。

請求項１の発明は、第１の投光素子から出射される光を被検出対象に投光する投光レンズと、第１の投光素子の光軸方向とは直交する規定方向に離間して配置され第１の投光素子から出射され被検出対象により反射される光を受光するための受光素子と、被検出対象により反射される光を受光素子に集光するための受光レンズと、前記規定方向において第１の投光素子と受光素子との間に配置され被検出対象に投光する少なくとも１つの第２の投光素子と、一面に第１の投光素子からの光を外部に出射するための第１の窓部および第１の窓部から前記規定方向に離間して配設され且つ前記被検出対象により反射される光を内部に入射させ受光レンズを介して受光素子に入射させるための第２の窓部を有し内部に第１の投光素子、第２の投光素子および受光素子と投光レンズおよび受光レンズとを収納するとともに第１の投光素子から受光素子側に出射する光を遮光するセンサボディとを備え、受光レンズが、投光レンズの焦点距離よりも焦点距離が短く設定され且つ前記光軸方向に沿った方向において投光レンズよりも受光素子側に位置することを特徴とする。

この発明によれば、受光レンズが、投光レンズの焦点距離よりも焦点距離が短く設定され且つ第１の投光素子の光軸方向に沿った方向における投光レンズよりも受光素子側に位置することにより、受光レンズと投光レンズとが前記光軸方向に直交する方向において並列している場合に比べて、第１の投光素子の光軸方向において反射型光電センサに近い側で反射される光を受光素子に入射させることができるので、被検出対象の変位量や被検出対象の位置、被検出対象までの距離、被検出対象の有無を検出できない不感帯を縮小することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記受光レンズと前記受光素子とからなる組を少なくとも２組備え、前記第１の投光素子と前記受光素子との間に少なくとも２つの前記第２の投光素子が配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記受光レンズと前記受光素子とからなる組を少なくとも２組備え、前記第１の投光素子と前記受光素子との間に少なくとも２つの前記第２の投光素子が配置されてなることにより、前記第２の投光素子から出射される総光量を増加させることができるので、前記第２の投光素子から出射され被検出対象により反射される光により検出される被検出対象の変位量や被検出対象の位置、被検出対象までの距離、被検出対象の有無の検出精度を向上させることができる。

請求項１の発明によれば、受光レンズが、投光レンズの焦点距離よりも焦点距離が短く設定され且つ投光レンズよりも前記光軸方向に沿った方向における受光素子側に位置することにより、受光レンズと投光レンズとが第１の投光素子の光軸方向に直交する方向において並列している場合に比べて、第１の投光素子の光軸方向において反射型光電センサに近い側で反射される光を受光素子に入射させることができるので、被検出対象の変位量や被検出対象の位置、被検出対象までの距離、被検出対象の有無を検出できない不感帯を縮小することができる。

実施形態１の反射型光電センサの概略断面図である。 同上の反射型光電センサの他の構成例の概略断面図である。 実施形態２の反射型光電センサの概略断面図である。 従来例の反射型光電センサを示し、（ａ），（ｂ）は、動作を説明するための概略構成図である。 他の従来例の反射型光電センサを示し、（ａ），（ｂ）は、動作を説明するための概略構成図である。 他の従来例の反射型光電センサの動作を説明するための概略断面図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の反射型光電センサについて図１および図２に基づいて説明する。

本実施形態の反射型光電センサは、ＬＥＤ（例えば、赤外光を出射するＬＥＤ）よりなる第１の投光素子２から出射される光を被検出対象（図示せず）に投光する投光レンズ１と、第１の投光素子２の光軸方向とは直交する規定方向に離間して配置され前記被検出対象で反射される光を受光するための受光素子４と、前記被検出対象で反射される光を受光素子４に集光するための受光レンズ３と、前記規定方向において第１の投光素子２と受光素子４との間に配置されたＬＥＤ（例えば、赤外光を出射するＬＥＤ）よりなる第２の投光素子７と、平面視矩形の箱状に形成され且つ厚み方向の一面に透光性の合成樹脂により形成され第１の投光素子２および第２の投光素子７からの光を外部に出射する第１の窓部１６ａおよび透光性の合成樹脂により形成され前記被検出対象で反射される光を内部に入射させ受光レンズ３を介して受光素子４に入射させるための第２の窓部１６ｂを有し内部に第１の投光素子２、第２の投光素子７および受光素子４と投光レンズ１および受光レンズ３とを収納するとともに第１の投光素子２から受光素子４側に出射する光を遮光するセンサボディ６とを備える。

また、本実施形態の反射型光電センサは、厚み方向の一表面側に第１の投光素子２、第２の投光素子７および受光素子４が実装された基板５を備え、基板５は、センサボディ６の内部に収納されている。

なお、本実施形態の反射型光電センサは、第１の投光素子２および受光素子４と投光レンズ１および受光レンズ３とが、センサボディ６により幾何学的に位置決めされている。また、第１の投光素子２として、ＬＥＤを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、レーザーダイオード等を使用することができる。また、受光素子４としては、例えば、２分割フォトダイオードや前記被検出対象で反射される光を受光レンズ３で受光部４ａに集光することにより受光部４ａ上に形成される光スポットの位置に依存して出力電流が変化するＰＳＤ（位置検出素子）などを使用できる。また、第２の投光素子７として、レンズ付きの砲弾型のＬＥＤを採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、チップ型のものであってもよい。

センサボディ６は、合成樹脂により形成され、図１に示すように、平面視矩形状の本体部６ａと、本体部６ａにおける第１の投光素子２と受光素子４との並び方向で対向する両側壁６１ａ，６２ａに平行し且つ両側壁６１ａ，６２ａの間に本体部６における前記並び方向に離間して並設された第１の隔壁６ｂおよび第２の隔壁６ｃとを有する。ここに、本体部６ａにおける前記並び方向の一端側の側壁６１ａおよび本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する両側壁（図示せず）と第１の隔壁６ｂとから第１の収納室６ｄが形成され、本体部６ａの前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第１の隔壁６ｂと第２の隔壁６ｃとから第２の収納室６ｅが形成され、本体部６ａにおける前記並び方向の他端側の側壁６２ａおよび本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第２の隔壁６ｃとから第３の収納室６ｆが形成される。本体部６ａは、第１の窓部１６ａおよび第２の窓部１６ｂが設けられた一面とは反対側の他面が開放されている。また、本体部６ａの前記他面側における内周部には、全体に亘って段部６３ａが形成されており、基板５が本体部６ａの前記他面側から本体部６ａに嵌着されると、基板５の外周部の前記一表面側が段部６３ａに当接する。ここに、基板５の前記一表面側に実装された第１の投光素子２，第２の投光素子７および受光素子４それぞれは、第１の収納室６ｄ，第２の収納室６ｅおよび第３の収納室６ｆそれぞれの内側に配置されている。

ここに、第１の収納室６ｄには、投光レンズ１が第１の投光素子２の光軸方向において第１の投光素子２の光出射面２ａから投光レンズ１の焦点距離だけ離間した形で配置される。また、第２の収納室６ｆには、受光レンズ３が受光素子４の表面から第１の投光素子２の光軸方向に沿った方向において受光レンズ３の焦点距離だけ離間した形で配置される。

また、センサボディ６の第２の隔壁６ｃにおけるセンサボディ６の前記一面側には、段部６３ｃが設けられており、透光性の合成樹脂からなる板状部材を当該板状部材の外周部が段部６３ｃに当接する形で本体部６ａに固着することにより第２の窓部１６ｂが形成されている。即ち、センサボディ６の第２の窓部１６ｂが、第１の窓部１６ａに比べて段部６３ｃの段差の大きさだけ前記光軸方向に沿った方向における受光素子４側に配置される。

本実施形態の反射型光電センサでは、受光素子４として、受光部４ａの中心を通る直線により第１受光部（図示せず）と第２受光部（図示せず）とに分割されてなる２分割フォトダイオードを使用しており、前記第１受光部および前記第２受光部は、前記被検出対象が第１の投光素子２の光軸方向に移動したときに受光部４ａ上に形成される光スポットが移動する方向に配列されている。ここに、第１の投光素子２から出射される赤外光などの光を投光レンズ１により前記被検出対象に投光し、前記被検出対象で反射された光を受光レンズ３により受光素子４の受光部４ａに集光し、受光部４ａ上に形成される光スポットの位置を検出することにより、前記被検出対象の変位量を検出する。ここで、受光部４ａ上に形成される光スポットの位置は、演算回路（図示せず）により、受光部４ａを構成する前記第１受光部に入射される光の光量に基づく出力電流と前記第２受光部に入射される光の光量に基づく出力電流の大きさとの差分から算出する。

ここに、受光素子４は、前記被検出対象が前記光軸方向に移動したときに前記光スポットが移動する方向に前記第１受光部および前記第２受光部を配列してなるものであり、前記光スポットが受光部４ａの中心に形成されているときに両フォトダイオードの出力電流が等しくなるように設定されている。ここで、前記光スポットが中心からの移動量に応じて生じる前記第１受光部に入射される光の光量に基づく出力電流と、前記第２受光部に入射される光の光量に基づく出力電流との差から前記光スポットの移動量を前記演算回路が算出して、当該移動量から前記被検出対象の変位量を算出する。

また、前記被検出対象が、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光レンズ３に入射できる投光レンズ１の中心からの最短距離である第１の規定距離よりも長い距離だけ投光レンズ１の中心から第１の投光素子２の光軸方向に離れた位置の集合からなる第１の領域Ｌａ（図１参照）にある場合には、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４の受光部４ａに集光され、受光部４ａ上に光スポットが形成される。また、前記被検出対象が、第２の投光素子７から出射され前記被検出対象により反射される光が受光レンズ３に入射できる投光レンズ１の中心からの最短距離である第３の規定距離よりも長い距離だけ投光レンズ１の中心から第１の投光素子２の光軸方向に離れた位置の集合からなる第３の領域ＬＬ１（図１参照）にある場合には、第２の投光素子７から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４の受光部４ａに集光され、受光部４ａ上に光スポットが形成される。ここで、前記被検出対象が、前記第１の規定距離よりも短い距離だけ離れた位置にある場合には、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光は、受光素子４の受光部４ａの外側に集光され、受光部４ａの外側に光スポットが形成される。ここにおいて、前記被検出対象の位置が、投光レンズ１の中心から前記光軸方向に前記第３の規定距離だけ離れた位置との間にある場合には、第１の投光素子２および第２の投光素子７から出射され前記被検出対象により反射される光は受光素子４の受光部４ａに集光されず、前記被検出対象の変位量を検出することができない。つまり、反射型光電センサと、投光レンズ１の中心から前記光軸方向に前記第３の規定距離だけ離れた位置との間の領域が不感帯ＬＬ２となる。

ところで、本実施形態の反射型光電センサでは、受光レンズ３が、投光レンズ１の焦点距離よりも焦点距離が短く設定されるとともに、第１の投光素子２の光軸方向に沿った方向において投光レンズ１よりも受光素子４側に位置している。

従って、図６に示した従来の反射型光電センサのように、受光レンズ３”と投光レンズ１”とが第１の投光素子２”の光軸方向に直交する方向において並列している反射型光電センサに比べて、第１の投光素子２の光軸方向において反射型光電センサに近い側で反射される光を受光素子４の受光部４ａに入射させることができるので、従来の反射型光電センサの不感帯Ｌｂよりも不感帯ＬＬ２を縮小することができる。

また、本実施形態の反射型光電センサは、前記被検出対象が、前記被検出対象と反射型光電センサとの間の距離が比較的大きい第１の領域Ｌａにある場合の前記被検出対象の変位量の検出と、前記被検出対象が、前記被検出対象と反射型光電センサとの間の距離が比較的小さい第３の領域ＬＬ１にある場合の被検出対象の位置および変位量の検出との両方が可能なことにより、前記被検出対象が第１の領域Ｌａにある場合と前記被検出対象が第３の領域ＬＬ１にある場合とで、反射型光電センサを使い分ける必要がないので、使い勝手が向上する。

なお、本実施形態では、第２の投光素子７を１つだけ備える例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、ＬＥＤよりなる２つの第２の投光素子７，８が、第１の投光素子２と受光素子４との間において、第１の投光素子２の光軸方向に直交する方向に並設し且つ第２の投光素子８のほうが受光素子４に近い側に位置するように配置されたものであってもよい。

この場合、前記被検出対象が第１の領域Ｌａにある場合には、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４の受光部４ａに集光され、受光部４ａ上に光スポットが形成される。また、前記被検出対象が第３の領域ＬＬ１にある場合には、第２の投光素子７から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４の受光部４ａに集光され、受光部４ａ上に光スポットが形成される。更に、第２の投光素子８から出射され前記被検出対象により反射される光が受光レンズ３に入射できる投光レンズ１の中心からの最短距離である第４の規定距離よりも長い距離だけ投光レンズ１の中心から前記光軸方向に離れた位置の集合からなる第４の領域ＬＬ３（図２参照）にある場合には、第２の投光素子８から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４の受光部４ａに集光され、受光部４ａ上に光スポットが形成される。

なお、本構成例では、２つの第２の投光素子７，８を備える例について説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の第２の投光素子（図示せず）を備えるものであってもよい。

（実施形態２）
本実施形態の反射型光電センサの基本構成は、実施形態１と略同じであって、図３に示すように、第１の投光素子２の両側に、受光レンズ３１および受光素子４１からなる組と、受光レンズ３２および受光素子４２からなる組とを備えるとともに、第１の投光素子２と受光素子４１との間にＬＥＤよりなる２つの第２の投光素子７１，８１が配置され、第１の投光素子２と受光素子４２との間にＬＥＤよりなる２つの第２の投光素子７２，８２が配置されている点が実施形態１と相違する。また、本実施形態の反射型光電センサは、平面視矩形の箱状に形成され且つ一面に第１の投光素子２および４つの第２の投光素子７１，７２，８１，８２からの光を外部に出射する第１の窓部１６ａおよび第１の窓部１６ａに対して受光素子４１，４２の並び方向の両側に設けられ前記被検出対象により反射される光を内部に入射させるための第２の窓部１６１ｂ，１６２ｂを有し内部に投光レンズ１および受光レンズ３１，３２と第１の投光素子２および第２の投光素子７１，７２，８１，８２とを収納するとともに第１の投光素子２から受光素子４１，４２側へ出射する光を遮光するセンサボディ６を備える。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

また、本実施形態の反射型光電センサは、厚み方向の一表面側に第１の投光素子２、４つのＬＥＤよりなる第２の投光素子７１，７２，８１，８２および２つの受光素子４１，４２が実装された基板５を備え、基板５は、センサボディ６の内部に収納されている。

センサボディ６は、合成樹脂により形成され、平面視矩形状の本体部６ａと、本体部６ａにおける前記並び方向で対向する両側壁６１ａ，６２ａに平行し且つ受光素子４１，４２の並び方向に離間して形成された第２の隔壁６１ｃ、第１の隔壁６１ｂ、第３の隔壁６２ｂおよび第４の隔壁６２ｃとを有する。ここに、本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する両側壁（図示せず）と第１の隔壁６１ｂと第３の隔壁６２ｂから第１の収納室６ｄが形成され、本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第１の隔壁６ｂと第２の隔壁６ｃとから第２の収納室６１ｅが形成され、本体部６ａにおける前記並び方向の一端側の側壁６１ａおよび本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第２の隔壁６１ｃとから第３の収納室６１ｆが形成され、本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第３の隔壁６２ｂと第４の隔壁６２ｃとから第４の収納室６２ｅが形成され、本体部６ａの前記並び方向の他端側の側壁６２ａおよび本体部６ａにおける前記並び方向とは直交する方向で対向する前記両側壁と第４の隔壁６２ｃとから第５の収納室６２ｆが形成される。本体部６ａは、第１の窓部１６ａおよび第２の窓部１６１ｂ，１６２ｂが形成された前記一面とは反対側の他面が開放されている。また、本体部６ａの他面側には、内周部全体に亘って段部６３ａが形成されており、基板５が本体部６ａの前記他面側から本体部６ａに嵌着されると、基板５の外周部の前記一表面側が段部６３ａに当接する。ここに、基板５の前記一表面側に実装された第１の投光素子２は、第１の収納室６ｄの内側に配置され、第２の投光素子７１，８１は、第２の収納室６１ｅに配置され、受光素子４１は、第３の収納室６１ｆの内側に配置され、第２の投光素子７２，８２は、第４の収納室６２ｅの内側に配置され、受光素子４２は、第５の収納室６２ｆの内側に配置されている。即ち、第２の投光素子７１，８１と第２の投光素子７２，８２とは、第１の投光素子２の両側に配置されている。

ここに、第１の収納室６ｄには、投光レンズ１が第１の投光素子２の光軸方向において第１の投光素子２の光出射面２ａから投光レンズ１の焦点距離だけ離間した形で配置されている。また、第３の収納室６１ｆには、受光レンズ３１がセンサボディ６の厚み方向において受光素子４１の受光部４１ａの表面から受光レンズ３１の焦点距離だけ離間した形で配置されている。また、第５の収納室６２ｆには、受光レンズ３２がセンサボディ６の厚み方向において受光素子４２の受光部４２ａの表面から受光レンズ３２の焦点距離だけ離間した形で配置されている。

また、センサボディ６の第２の隔壁６１ｃおよび第４の隔壁６２ｃそれぞれにおけるセンサボディ６の前記一面側には、段部６３１ｃ，６３２ｃが設けられており、透光性の合成樹脂からなる板状部材を当該板状部材の外周部が段部６３１ｃに当接する形で本体部６ａに固着することにより第２の窓部１６１ｂが形成され、透光性の合成樹脂からなる板状部材を当該板状部材の外周部が段部６３２ｃに当接する形で本体部６ａに固着することにより第２の窓部１６２ｂが形成されている。即ち、センサボディ６の第２の窓部１６１ｂ，１６２ｂが、第１の窓部１６ａに比べて段部６３１ｃ，６３２ｃの段差の大きさだけ第１の投光素子２の光軸方向に沿った方向における受光素子４１，４２側に位置する。

ここに、受光素子４１，４２それぞれは、受光部４１ａ，４２ａの中心を通る直線により第１受光部（図示せず）と第２受光部（図示せず）とに分割されてなる２分割フォトダイオードを使用しており、前記第１受光部および前記第２受光部は、前記被検出対象が第１の投光素子２の光軸方向に移動したときに受光部４１ａ，４２ａ上に形成される光スポットが移動する方向に配列されている。ここで、実施形態１の反射型光電センサと同様にして、光スポットの移動量から前記被検出対象の変位量を算出する。

本実施形態の反射型光電センサでは、前記被検出対象が第１の領域Ｌａにある場合には、第１の投光素子２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４１の受光部４１ａおよび受光素子４２の受光部４２ａに集光され、受光部４１ａ上および受光部４２ａ上に光スポットが形成される。また、前記被検出対象が、第３の領域ＬＬ１にある場合には、第２の投光素子７１から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４１の受光部４１ａに集光されるとともに第２の投光素子７２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４２の受光部４２ａに集光され、受光部４１ａ上および受光部４２ａ上に光スポットが形成される。また、前記被検出対象が、第４の領域ＬＬ３にある場合には、第２の投光素子７１から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４１の受光部４１ａに集光されるとともに第２の投光素子７２から出射され前記被検出対象により反射される光が受光素子４２の受光部４２ａに集光され、受光部４１ａ上および受光部４２ａ上に光スポットが形成される。ここにおいて、前記被検出対象の位置が、反射型光電センサと投光レンズ１の中心から第１の投光素子２の光軸方向に前記第４の規定距離だけ離れた位置との間にある場合には、第１の投光素子２および第２の投光素子７から出射され前記被検出対象により反射される光は受光素子４の受光部４ａに集光されず、前記被検出対象の変位量を検出することができない。つまり、反射型光電センサと投光レンズ１の中心から第１の投光素子２の光軸方向に前記第４の規定距離だけ離れた位置との間の領域が不感帯ＬＬ２（図３参照）となる。

ところで、本実施形態の反射型光電センサでは、受光レンズ３１，３２の焦点距離は、投光レンズ１の焦点距離よりも短く設定され且つ受光レンズ３１，３２が、第１の投光素子２の光軸方向に沿った方向において投光レンズ１よりも受光素子４１，４２側に位置する。

従って、図６に示した従来の反射型光電センサのように、受光レンズ３”と投光レンズ１”とが第１の投光素子２”の光軸方向に直交する方向において並列している反射型光電センサに比べて、第１の投光素子２の光軸方向において反射型光電センサに近い側で反射される光を受光素子４１，４２の受光部４１ａ，４２ａに入射させることができるので、不感帯ＬＬ２を従来の反射型光電センサの不感帯Ｌｂ領域よりも縮小することができる。

また、４つの第２の投光素子７１，７２，８１，８２を備えることにより、２つの第２の投光素子７，８を備える実施形態１の反射型光電センサに比べて、第２の投光素子７１，７２，８１，８２から出射される総光量を増加させ前記被検出対象により反射される光量も増加させることができるので、前記被検出対象が第３の領域ＬＬ１または第４の領域ＬＬ３で変位するときの前記被検出対象の変位量の検出精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第１の投光素子２の両側に、受光レンズ３１および受光素子４１からなる組と、受光レンズ３２および受光素子４２からなる組とを備える例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第１の投光素子２の周りに、３つ以上の受光レンズ（図示せず）および受光素子（図示せず）からなる組を備えるものであってもよい。また、本実施形態では、第１の投光素子２と受光素子４１，４２との間それぞれに２つずつ配置してなる４つの第２の投光素子７１，７２，８１，８２を備える例について説明したが、これに限定されず、第１の投光素子２と受光素子４１，４２との間それぞれに３つ以上の第２の投光素子（図示せず）を配置したものであってもよい。

また、前記各実施形態では、被検出対象の変位量を検出する反射型光電センサについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、被検出対象の位置や反射型光電センサから被検出対象までの距離、被検出対象の有無を検出するものであってもよい。

１ 投光レンズ
２ 第１の投光素子
３，３１，３２ 受光レンズ
４，４１，４２ 受光素子
６ センサボディ
７，８，７１，７２，８１，８２ 第２の投光素子
１６ａ 第１の窓部
１６ｂ，１６１ｂ，１６２ｂ 第２の窓部

Claims (2)

1. 第１の投光素子から出射される光を被検出対象に投光する投光レンズと、第１の投光素子の光軸方向とは直交する規定方向に離間して配置され第１の投光素子から出射され被検出対象により反射される光を受光するための受光素子と、被検出対象により反射される光を受光素子に集光するための受光レンズと、前記規定方向において第１の投光素子と受光素子との間に配置され被検出対象に投光する少なくとも１つの第２の投光素子と、一面に第１の投光素子からの光を外部に出射するための第１の窓部および第１の窓部から前記規定方向に離間して配設され且つ前記被検出対象により反射される光を内部に入射させ受光レンズを介して受光素子に入射させるための第２の窓部を有し内部に第１の投光素子、第２の投光素子および受光素子と投光レンズおよび受光レンズとを収納するとともに第１の投光素子から受光素子側に出射する光を遮光するセンサボディとを備え、受光レンズが、投光レンズの焦点距離よりも焦点距離が短く設定され且つ前記光軸方向に沿った方向において投光レンズよりも受光素子側に位置することを特徴とする反射型光電センサ。
2. 前記受光レンズと前記受光素子とからなる組を少なくとも２組備え、前記第１の投光素子と前記受光素子との間に少なくとも２つの前記第２の投光素子が配置されてなることを特徴とする請求項１記載の反射型光電センサ。

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