JP2512775B2 - Light sensor - Google Patents

Light sensor

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JP2512775B2
JP2512775B2 JP62316687A JP31668787A JP2512775B2 JP 2512775 B2 JP2512775 B2 JP 2512775B2 JP 62316687 A JP62316687 A JP 62316687A JP 31668787 A JP31668787 A JP 31668787A JP 2512775 B2 JP2512775 B2 JP 2512775B2
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optical
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optical waveguide
light emitting
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祥明 神戸
孝兵 小寺
正志 中村
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、検知エリアに物体が入ったことを検出する
光センサに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical sensor for detecting that an object has entered a detection area.

[背景技術] 一般に、検知エリアに物体が入ったことを検出するこ
の種の光センサのうち反射型のものは、第4図に示すよ
うに、検知エリアに光を投光する投光手段1と、検知エ
リア内の物体Xからの反射光を受光する受光手段2と、
受光手段2出力に基いて物体Xの有無を演算判定して物
体検知信号を出力する信号処理手段3とで構成されてお
り、従来、この種の光センサは、第5図に示すように、
投光、受光手段1,2の光学系および投光、受光素子を一
体化した光学ブロック5と、各手段の電子回路部をプリ
ント基板20に実装した電子回路ブロック6と、両ブロッ
ク5,6を収納するダイキャストケース7に設けられる動
作表示部8およびセンサ機能設定部9とで形成されてい
た。ここに、光学ブロック5は、投光用の発光素子10お
よび反射光受光用の受光素子11が実装されたプリント基
板12と、投光レンズ13および受光レンズ14と、Oリング
15a,15bと、光学筒16と、レンズ押さえ17と、ゴムカバ
ー18とで形成されており、これらの部品を予め調整組み
立てして光学ブロック5が得られるようになっている。
なお、この調整組み立て時において、両レンズ13,14の
光軸や、両レンズ13および14と発光素子10および受光素
子11との距離も調整固定される。
BACKGROUND ART Generally, a reflection type optical sensor of this kind for detecting an object entering a detection area is, as shown in FIG. 4, a light projecting means 1 for projecting light to the detection area. And a light receiving means 2 for receiving the reflected light from the object X in the detection area,
It is composed of a signal processing means 3 for calculating and judging the presence or absence of the object X based on the output of the light receiving means 2 and outputting an object detection signal. Conventionally, this kind of optical sensor is as shown in FIG.
An optical block 5 in which the optical system of the light projecting and receiving means 1, 2 and the light projecting and light receiving elements are integrated, an electronic circuit block 6 in which an electronic circuit part of each means is mounted on a printed circuit board 20, and both blocks 5, 6 It is formed of an operation display unit 8 and a sensor function setting unit 9 provided in the die-cast case 7 for housing the. The optical block 5 includes a printed circuit board 12 on which a light emitting element 10 for projecting light and a light receiving element 11 for receiving reflected light are mounted, a light projecting lens 13 and a light receiving lens 14, and an O-ring.
It is composed of 15a, 15b, an optical tube 16, a lens retainer 17, and a rubber cover 18, and the optical block 5 can be obtained by adjusting and assembling these parts in advance.
During this adjustment and assembly, the optical axes of both lenses 13 and 14 and the distances between both lenses 13 and 14 and light emitting element 10 and light receiving element 11 are also adjusted and fixed.

一方、発光素子10のドライブ回路、受光素子11出力の
変換回路、増幅回路、演算回路、出力回路などよりなる
光センサ本体の電子部品(IC、トランジスタ、抵抗、コ
ンデンサ、感度調整ボリュームVRなど)は、プリント基
板20上に実装されて電子回路ブロック6が形成されてい
る。また、感度調整ボリュームVRの回動軸の溝に係合さ
れる感度設定つまみ21にてセンサ機能設定部9が形成さ
れている。さらにまた、動作表示用の発光ダイオードLD
に対応してダイキャスト製のケース7に穿設された表示
窓に取着される光拡散ブロック22にて動作表示部8が形
成されている。図中、23はケース7の下面開口に覆着さ
れる下カバー、24は電源線、信号出力線などのリード線
である。
On the other hand, the electronic parts (IC, transistor, resistor, capacitor, sensitivity adjustment VR, etc.) of the optical sensor body that consists of the drive circuit of the light emitting element 10, the conversion circuit of the light receiving element 11 output, the amplification circuit, the arithmetic circuit, the output circuit The electronic circuit block 6 is formed by being mounted on the printed circuit board 20. Further, the sensor function setting portion 9 is formed by the sensitivity setting knob 21 that is engaged with the groove of the rotation shaft of the sensitivity adjustment volume VR. Furthermore, a light emitting diode LD for operation display
Corresponding to the above, the operation display portion 8 is formed by the light diffusion block 22 attached to the display window provided in the die-cast case 7. In the figure, 23 is a lower cover that is attached to the lower surface opening of the case 7, and 24 is a lead wire such as a power supply line and a signal output line.

ところで、このような従来例にあっては、総合組み立
てにおいて、投光、受光手段1,2を一体化した光学ブロ
ック5と、各手段の電子回路部を実装した電子回路ブロ
ック6と、光拡散ブロック22のような動作表示部8と、
感度設定つまみ21のようなセンサ機能設定部9とをケー
ス7に組み込むようになっているが、光学ブック5の発
光素子10と電子回路ブロック6のドライブ回路とをシー
ルド線25にて電気的に接続する配線作業、センサ機能設
定部9の感度設定つまみ21と電子回路ブロック6のプリ
ント基板20上のボリュームVRとの位置合わせ作業、受光
素子11をプリント基板20の所定位置20aに半田付けする
作業、光拡散ブロック22のような動作表示部8とプリン
ト基板20上の動作表示用発光ダイオードLDとの位置合わ
せ作業などを同時に行いながら組み立てを行わなければ
ならないので、部品点数が多くなる上、組み立て作業が
面倒になり、コストが高くなるとともに形状が大きくな
るという問題があった。すなわち、上記従来例にあって
は、光学ブロック5と、電子回路ブロック6と、動作表
示部8およびセンサ機能設定部9とを接続する作業が、
電気的、機械的、光学的にそれぞれ行なわれており、接
続作業が画一化されていなかったので、部品点数が多く
なるとともに組み立て工数が多くなる上、接続作業が繁
雑になり、小型化および低価格化が容易にできないとい
う問題があった。
By the way, in such a conventional example, in the comprehensive assembly, the optical block 5 in which the light emitting and receiving means 1 and 2 are integrated, the electronic circuit block 6 in which the electronic circuit part of each means is mounted, and the light diffusion An operation display unit 8 such as block 22,
Although the sensor function setting section 9 such as the sensitivity setting knob 21 is incorporated in the case 7, the light emitting element 10 of the optical book 5 and the drive circuit of the electronic circuit block 6 are electrically connected by the shield wire 25. Wiring work for connection, alignment work between the sensitivity setting knob 21 of the sensor function setting unit 9 and the volume VR on the printed circuit board 20 of the electronic circuit block 6, and work for soldering the light receiving element 11 to the predetermined position 20a of the printed circuit board 20. Since it is necessary to assemble the operation display section 8 such as the light diffusion block 22 and the operation display light emitting diode LD on the printed circuit board 20 at the same time, the number of parts is increased and the assembly is performed. There is a problem that the work becomes troublesome, the cost becomes high, and the shape becomes large. That is, in the above conventional example, the work of connecting the optical block 5, the electronic circuit block 6, the operation display unit 8 and the sensor function setting unit 9 is
Since electrical, mechanical, and optical operations were performed separately, and the connection work was not standardized, the number of parts and the assembly man-hours increased, and the connection work became complicated, resulting in miniaturization and There was a problem that the price could not be easily reduced.

そこで、上述のような問題を解決するものとして、第
6図乃至第9図に示すように光配線板30を用いた光セン
サがあった。すなわち、動作表示部8、例えば物体の検
知感度を設定するための感度設定部などのセンサ機能設
定部9と、各手段の電子回路部とを光導波路、ミラーな
どを用いて形成される光配線板30にて光接続したもので
ある。
Then, as a solution to the above problems, there is an optical sensor using an optical wiring board 30 as shown in FIGS. 6 to 9. That is, the operation display unit 8, for example, a sensor function setting unit 9 such as a sensitivity setting unit for setting the detection sensitivity of an object, and the electronic circuit unit of each means are formed by using optical waveguides, mirrors, and the like. It is optically connected by a plate 30.

ここに、各部を光接続する光配線板30は、光導波路31
1〜316、311′〜314′、314″、310、310′、310″と、ミ
ラー、レンズ、プリズムなどよりなる光入出力部とで形
成され、投光、受光用のレンズL1,L2が一体形成されて
いる。また、光導波路311〜316……は、合成樹脂(高分
子材料)の成形、光硬化性樹脂を用いたフォトマスク露
光によるパターニングによって形成されるようになって
おり、精密樹脂成形技術や、フォトマスク操作を基本と
した集積回路の作製技術を応用して光配線板30を製造で
きるので、量産化による低コスト化が容易に行えること
になる。
Here, the optical wiring board 30 for optically connecting the respective parts is provided with the optical waveguide 31.
1 to 31 6, 31 1 'to 31 4', 31 4 ', 31 0, 31 0, 31', 31 0 ", is formed by a mirror, a lens, a light output portion formed of a prism, light projection, receiving Lenses L 1 and L 2 for use with are integrally formed. The optical waveguide 31 1-31 6 ...... is molded of a synthetic resin (polymer material), is adapted to be formed by patterning using a photomask exposure using a photo-curable resin, Ya precision resin molding technology Since the optical wiring board 30 can be manufactured by applying the manufacturing technique of the integrated circuit based on the photomask operation, the cost can be easily reduced by mass production.

上述のようにして形成された光配線板30は、電子回路
部のチップ部品が実装されプリント配線されるセラミッ
ク製あるいはエポキシ樹脂製のマウント基板32上にスペ
ーサ32aを介して配設されており、マウント基板32に実
装されている投光用発光素子10、機能設定用発光素子33
a、動作表示用発光素子33b、余裕表示用発光素子33c、
検知エリアからの反射光を受光する受光素子11および機
能設定用受光素子34a〜34dに光接続されている。また、
図示例では、物体Xからの反射光をレンズL2を介して受
光する受光素子11および光導波路310、311′〜313′,31
4″から出力される光を受光する受光素子34a〜34dは1
チップ化された集積回路35としてマウント基板32に実装
されている。
The optical wiring board 30 formed as described above is disposed via the spacer 32a on the mount board 32 made of ceramic or epoxy resin on which the chip parts of the electronic circuit part are mounted and printed wiring is provided, Light emitting element 10 for emitting light and light emitting element 33 for function setting mounted on the mount substrate 32.
a, operation display light emitting element 33b, margin display light emitting element 33c,
It is optically connected to the light receiving element 11 that receives the reflected light from the detection area and the function setting light receiving elements 34a to 34d. Also,
In the illustrated example, the light receiving element 11 for receiving the reflected light from the object X via the lens L 2 and the optical waveguides 31 0 , 31 1 ′ to 31 3 ′, 31
The light receiving elements 34a to 34d for receiving the light output from the 4 ″ are 1
It is mounted on the mount substrate 32 as an integrated circuit 35 formed into a chip.

ところで、センサ機能設定部9は、発光源たる機能設
定用の発光素子33aからの光を光導波路311〜314、311
〜314′によって多分岐し、多分岐された複数の分岐光
路に跨がったスリット36aを設けるとともに、このスリ
ット36aを介して伝達される各分岐光路の光量を調整す
る伝達光量可変手段37をスリット36a内に設けることに
より形成されており、この光量可変手段37は、ドライバ
挿入溝を具備した操作部37aと、操作部37aから突設され
た軸に偏心して取着された楕円状の遮光片37b,37cとで
形成されている。ここに、操作部37aを回動することに
よってスリット36aを介して伝達される光(図示例で
は、光導波路312,312′あるいは光導波路313,313′より
なる分岐光路を介して伝達される光)の遮光片37cある
いは37bによる遮光量(すなわち光路断面積)を調整で
きるようになっている。また、図示例では、スリット36
aを介して伝達させる光を略平行光線とするコリメート
レンズL11〜L14をスリット36aの一側の光導波路311〜31
4の出力端面に設けるとともに、スリット36aの他側の光
導波路311′〜314′の入力端面に集光レンズL11′〜
L14′を設けて伝達光量の調整をやり易くしている。ま
た、光導波路311〜314の束ねられた一端部に、発光素子
33aから入力される光は、各光導波路311〜314に所定割
合で分岐されて伝播し、伝達光量可変手段36によって伝
達光量が調整され受光素子34a〜34dで受光されてセンサ
機能設定が行なわれるようになっている。なお、光導波
路310、310′、310″は、投光用の発光素子10から発せら
れる光の一部を基準光として取り出して受光素子34aに
入力するものであり、実施例では、310′,310″を介し
て伝達される基準光と、光導波路311,310′を介して伝
達される基準光とを合成して光導波路310を介して受光
素子34aに入射させている。この場合、受光素子34aで
は、光導波路310′310″を介して伝達される基準光と、
光導波路311′を介して伝達されるセンサ機能設定用の
基準光が入射することになるが、両光の入射タイミング
を異ならせることにより、両基準光に対して受光素子34
aを共用することによる不都合を解消している。
By the way, the sensor function setting unit 9 transmits the light from the light emitting element 33a for function setting, which is a light emitting source, to the optical waveguides 31 1 to 31 4 , 31 1 ′.
To 31 4 ′, a slit 36a is provided which is multi-branched and spans a plurality of multi-branched branch optical paths, and a transmitted light amount varying means 37 for adjusting the amount of light of each branch optical path transmitted through the slits 36a. Is formed in the slit 36a, the light amount varying means 37 is an elliptical shape eccentrically attached to an operating portion 37a having a driver insertion groove and an axis protruding from the operating portion 37a. It is formed of light-shielding pieces 37b and 37c. Here, the light transmitted through the slit 36a by rotating the operation portion 37a (in the illustrated example, via the branched optical path consisting of the optical waveguides 31 2 and 31 2 ′ or the optical waveguides 31 3 and 31 3 ′) The amount of light (transmitted light) shielded by the light shield piece 37c or 37b (that is, the optical path cross-sectional area) can be adjusted. In the illustrated example, the slit 36
The collimating lenses L 11 to L 14 for converting the light transmitted through a into substantially parallel rays are provided with the optical waveguides 31 1 to 31 on one side of the slit 36 a.
4 is provided on the output end surface of the slit 36a, and at the input end surface of the optical waveguides 31 1 ′ to 314 4 ′ on the other side of the slit 36 a, a condenser lens L 11 ′ to
By providing L 14 ′, the amount of transmitted light can be easily adjusted. Further, the one end portion that is bundled with the optical waveguide 31 1-31 4, the light emitting element
Light input from 33a propagates is branched at a predetermined ratio to the optical waveguides 31 1 to 31 4, is received sensor function set by the light receiving element 34a~34d adjusts the transmission amount by the transfer quantity changing means 36 It is supposed to be done. The optical waveguides 31 0 , 31 0 ′ and 31 0 ″ are for extracting a part of the light emitted from the light emitting element 10 for projecting as reference light and inputting it to the light receiving element 34a. The reference light transmitted through 31 0 ′, 31 0 ″ and the reference light transmitted through the optical waveguides 31 1 , 31 0 ′ are combined and incident on the light receiving element 34 a through the optical waveguide 31 0. I am letting you. In this case, in the light receiving element 34a, the reference light transmitted via the optical waveguide 31 0 ′31 0 ″,
The reference light for setting the sensor function, which is transmitted through the optical waveguide 31 1 ′, is incident. However, by making the incident timing of both lights different, the light receiving element 34 for both reference lights
It eliminates the inconvenience caused by sharing a.

第9図は、光導波路310′を介して伝達される基準光
を反射して光導波路310″に入力させる反射部の構成例
を示すもので、同図(a)はミラー板M0を用いたもので
あり、同図(b)はプリズムP0を用いたものである。
FIG. 9 shows an example of the structure of a reflecting portion for reflecting the reference light transmitted through the optical waveguide 31 0 ′ and inputting it to the optical waveguide 31 0 ″. FIG. 9A shows the mirror plate M 0. And the prism P 0 is used in FIG.

いま、投光手段1の発光素子10から発せられた光は、
投光用レンズL1にて光ビームが形成されて検知エリアに
投光され、一方、検知エリア内の物体Xからの反射光
は、受光手段2の受光用レンズL2にて集光され受光素子
11に入射するようになっており、信号処理手段3では、
受光素子11出力に基いて物体Xが検知エリアに入ったか
どうかを判定して、動作表示部8に判定結果を表示する
ようになっている。ここに、動作表示用、余裕表示用の
発光素子33b,33cから発する光は、光導波路315,316を介
して動作表示部8の光拡散ブロックに伝達され、光拡散
ブロック22にて各方向に散乱放射されることにより、物
体が検知エリアに入ったこと、あるいは検知エリアの近
傍(余裕範囲)に入ったことが表示されるようになって
いる。また、信号処理手段3における物体検知処理は、
一般的な信号処理によって行なわれており、この物体検
知処理において、投光用の発光素子10の発光量のばらつ
きを補正するために光導波路310、310′、310″を介して
取り込まれる基準光を用いており、受光素子34a出力に
基いて受光素子11の出力レベルを判定するようにしてい
る。
Now, the light emitted from the light emitting element 10 of the light projecting means 1 is
A light beam is formed by the light projecting lens L 1 and projected onto the detection area, while the reflected light from the object X in the detection area is collected by the light receiving lens L 2 of the light receiving means 2 and received. element
It is designed to be incident on 11, and in the signal processing means 3,
Based on the output of the light receiving element 11, it is determined whether or not the object X has entered the detection area, and the determination result is displayed on the operation display unit 8. Light emitted from the light emitting elements 33b and 33c for operation display and margin display is transmitted to the light diffusion block of the operation display unit 8 through the optical waveguides 31 5 and 31 6 and is then transmitted to the light diffusion block 22. By being scattered and radiated in the direction, it is displayed that the object has entered the detection area or has entered the vicinity (margin range) of the detection area. Further, the object detection processing in the signal processing means 3 is
This is performed by general signal processing, and in this object detection processing, in order to correct the variation in the light emission amount of the light emitting element 10 for projecting light, it is taken in through the optical waveguides 31 0 , 31 0 ′, 31 0 ″. The reference level is used to determine the output level of the light receiving element 11 based on the output of the light receiving element 34a.

ところで、センサ機能設定部9は、光導波路311〜3
14,311′314′にて分岐された分岐光路中にスリット36a
を設け、スリット36a内に設けた伝達光量可変手段37に
より、光導波路312,312′および光導波路313,313′にて
形成される各分岐光路を介して伝達される光量を適当に
調整することにより、受光素子34b,34cに入射する光を
調整し、センサ機能(例えば物体Xの検知感度)の設定
を行なうようになっている。この場合、操作部37aを回
動することによって遮光片37b,37cにて2つの分岐光路
の伝達光量を任意の関係をもって変化させることができ
るので、複数(図示例では2つ)のセンサ機能の各パラ
メータを同時に設定でき、センサ機能の設定が簡便に行
なえるようになっている。例えば、受光量と測距量(光
学的に物体Xまでの距離を測定した値)とを用いて物体
Xが検知エリア内に入ったかどうかを判定する場合に
は、2つのセンサ機能のパラメータをそれぞれ設定する
必要があるが、図示例では、操作部37aを適当に回動操
作するだけで、2種のセンサ機能のパラメータが同時に
設定でき、センサ機能の設定が容易に行なえることにな
る。ここに、光導波路311,311′を介して伝達される光
は、機能設定時の基準光であり、この基準光を受光した
受光素子34a出力に基いて受光素子34b,34c出力のレベル
を判定することにより、機能設定用発光素子33aの発光
量のばらつきを補正できるようになっている。
By the way, the sensor function setting unit 9 uses the optical waveguides 31 1 to 3 1.
Slit 36a in the branch optical path split by 1 4 , 31 1 ′ 31 4
By means of the transmitted light amount varying means 37 provided in the slit 36a, the amount of light transmitted through each of the branched optical paths formed by the optical waveguides 31 2 and 31 2 ′ and the optical waveguides 31 3 and 31 3 ′ is set appropriately. The light incident on the light-receiving elements 34b and 34c is adjusted by adjusting to (1), and the sensor function (for example, the detection sensitivity of the object X) is set. In this case, by rotating the operation portion 37a, it is possible to change the transmitted light amount of the two branched optical paths by the light shielding pieces 37b and 37c in an arbitrary relationship, and therefore, it is possible to use a plurality of (two in the illustrated example) sensor functions. Each parameter can be set at the same time, and the sensor function can be set easily. For example, when it is determined whether or not the object X has entered the detection area using the amount of received light and the distance measurement (a value obtained by optically measuring the distance to the object X), two parameters of the sensor function are set. Although it is necessary to set each of them, in the illustrated example, the parameters of the two types of sensor functions can be set at the same time by simply turning the operation portion 37a appropriately, and the setting of the sensor functions can be easily performed. Here, the light transmitted through the optical waveguides 31 1 and 31 1 ′ is the reference light at the time of function setting, and the level of the light receiving elements 34b and 34c output is based on the output of the light receiving element 34a that received this reference light. By determining the above, it is possible to correct the variation in the light emission amount of the function setting light emitting element 33a.

第10図乃至第12図はプリズムP1を用いて分岐光路を形
成したものであり、発光源の光が一端面から入射し他端
面が同一面に配置された複数の第1光導波路311〜31
4と、該同一面に一端面が配置され他端面から出力され
る光を受光素子34a〜34dに入射させる複数の第2光導波
路311′〜314′と、同一面に配置された第1、第2光導
波路311〜314、311′〜314′端面に適宜距離をもって対
向して配置され第1光導波路311〜314から出力される光
を屈折あるいは反射させて対応する第2光導波路311
〜314′に入射させる反射手段40とで複数の分岐光路を
形成し、同一面に配置された第1、第2光導波路311〜3
14、311′〜314′端面と反射手段40の光入出力面との間
にスリット36aを形成したものである。ここに、図示例
にあっては、反射手段40としてプリズムP1を用い、各光
導波路311〜313から出力される光を2回反射(90°反
射)させて対応する各光導波路311′〜313′に入射させ
るようにしている。また、伝達光量可変手段37は、適当
な形状の絞り孔41aを有する絞り板41と、周辺に多数の
細孔43が密度を徐々に変化させて穿設された回転円板42
とで形成されており、回転円板42に突設されたつまみ42
aを回動することによって絞り孔41aに臨む細孔43の数が
変化させ、伝達される光量を変化させることができるよ
うになっている。
FIGS. 10 to 12 show a branched optical path formed by using a prism P 1 , and a plurality of first optical waveguides 31 1 in which light from a light emission source is incident from one end face and the other end face is arranged on the same face 31 1 ~ 31
4 and a plurality of second optical waveguides 31 1 ′ to 314 4 ′, one end surface of which is disposed on the same surface and which allows the light output from the other end surface to enter the light receiving elements 34 a to 34 d, 1. Second optical waveguides 31 1 to 31 4 and 31 1 ′ to 314 4 ′ are arranged facing each other with an appropriate distance, and the light output from the first optical waveguides 31 1 to 31 4 is refracted or reflected to respond. Second optical waveguide 31 1
To 31 4 ′ to form a plurality of branched optical paths with the reflection means 40, and the first and second optical waveguides 31 1 to 3 1 arranged on the same plane.
1 4, 31 1 'to 31 4' is obtained by forming a slit 36a between the end face and the light output surface of the reflection means 40. Here, in the illustrated example, the prism P 1 is used as the reflecting means 40, and the light output from each of the optical waveguides 31 1 to 31 3 is reflected twice (90 ° reflection) and the corresponding optical waveguide 31 is reflected. The light is made incident on 1'-31 3 '. Further, the transmitted light amount varying means 37 includes a diaphragm plate 41 having a diaphragm hole 41a of an appropriate shape, and a rotating disk 42 around which a large number of pores 43 are formed by gradually changing the density.
And the knob 42 formed on the rotary disc 42.
By rotating a, the number of pores 43 exposed to the aperture 41a can be changed, and the amount of transmitted light can be changed.

しかしながら、上述のような従来例にあっては、電子
回路部と、動作表示部8と、センサ機能設定部9とを、
光導波路、ミラーなどを用いて形成される光配線板30に
て光接続することにより、部品点数を少なくして組み立
て作業を簡略化することができ、小型化および低価格化
が容易にできるとともに、複数のセンサ機能の設定を簡
単な構成で容易に行なうことができるようになっている
が、分岐光路を伝播する光の相互干渉によって誤動作が
発生する場合があるという問題があった。例えば、第13
図(a)に示すように、レンズL11′に収差が存在する
場合には、レンズL11′にて集光された光が対応する光
導波路311′に結合せず、隣の光導波路312′に直接入射
したり、第13図(b)に示すように、クラッド内を伝播
した光が隣の光導波路312′に入射する場合があった。
また、第14図に示すように、光導波路311′〜314′を形
成するコアあるいはクラッドの屈折率のゆらぎ、境界面
不良、導波路の曲がりなどによって伝播する光が漏れ、
隣の光導波路311′〜314′に結合する場合があった。こ
のような場合には、伝達光量可変手段37によるセンサ機
能の調整が所定のカーブで行えなくなって、誤動作が発
生するという問題があった。すなわち、スリット36aを
介して伝達される光の遮蔽がリニアに行なわれるように
伝達光量可変手段37を形成している場合において、光導
波路311′から出力される基準光を受光する受光素子34a
出力Iaと、光導波路312から出力される機能設定光を受
光する受光素子34b出力Ibの比Ib/Iaは、光導波路3
11′、314′を含む隣接した分岐光路間に光漏れによる
相互干渉がなければリニアに変化する。しかしながら、
隣接する分岐光路間に光漏れによる相互干渉があると、
Ib/Iaがリニアに変化せず、機能設定が正確に行なわれ
なくなって誤動作が生じることになる。
However, in the conventional example as described above, the electronic circuit section, the operation display section 8, and the sensor function setting section 9 are
By making optical connection with the optical wiring board 30 formed by using an optical waveguide, a mirror, etc., it is possible to reduce the number of parts and simplify the assembly work, and it is possible to easily reduce the size and cost. Although it is possible to easily set a plurality of sensor functions with a simple configuration, there is a problem that malfunction may occur due to mutual interference of lights propagating in the branch optical paths. For example, thirteenth
As shown in FIG. (A), the lens L 11 'when there is aberration in the lens L 11' not coupled to the optical waveguide 31 1 'is collected light corresponding with, neighboring optical waveguide In some cases, the light may directly enter the 31 2 ′, or as shown in FIG. 13B, the light propagating in the clad may enter the adjacent optical waveguide 31 2 ′.
Further, as shown in FIG. 14, the fluctuation of the refractive index of the core or cladding to form an optical waveguide 31 1 'to 31 4', interface failure, leakage light propagating through such bending of the waveguide,
In some cases, the adjacent optical waveguides 31 1 ′ to 314 4 ′ are coupled. In such a case, there is a problem in that the sensor function adjustment by the transmitted light amount varying means 37 cannot be performed in a predetermined curve, and a malfunction occurs. That is, in the case where the transmitted light amount varying means 37 is formed so that the light transmitted through the slit 36a is linearly shielded, the light receiving element 34a for receiving the reference light output from the optical waveguide 31 1 ′.
The ratio Ib / Ia of the light-receiving element 34b outputs Ib for receiving an output Ia, the function setting light output from the optical waveguide 31 2, the optical waveguide 3
If there is no mutual interference due to light leakage between adjacent branch optical paths including 1 1 ′ and 31 4 ′, it changes linearly. However,
If there is mutual interference due to light leakage between adjacent branch optical paths,
Ib / Ia does not change linearly, function setting is not performed correctly, and malfunction occurs.

[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、部品点数を少なくして組み立て作
業を簡略化することができるとともに、小型化および低
価格化が容易にでき、しかも、並設された光導波路に伝
搬される光の相互干渉による誤動作を防止することがで
きる光センサを提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the number of parts to simplify the assembling work, and to reduce the size and cost. It is an object of the present invention to provide an optical sensor that can be easily realized and that can prevent malfunction due to mutual interference of lights propagating in juxtaposed optical waveguides.

[発明の開示] (構成) 本発明は、検知エリアに光を投光する投光手段と、投
光手段からの直接光あるいは検知エリア内の物体からの
反射光を受光する受光手段と、受光手段出力に基づいて
物体の有無を演算判定して物体検知信号を出力する信号
処理手段と、少なくとも物体検知信号に基づいて判定結
果を表示するための表示用発光手段と、センサ機能設定
用の設定用発光手段と、設定用発光手段からの光を受光
する設定用受光手段とを備え、表示用発光手段の発する
光により判定結果が表示される動作表示部と、上記設定
用発光手段からの光を変調して設定用受光手段に受光さ
せることによって検知感度のようなセンサ機能の設定を
行うセンサ機能設定部とを光導波路、ミラーなどを用い
て形成される光配線板にて上記各手段を構成する電子回
路部に光接続して成る光センサにおいて、光配線板の並
設された光導波路間に該光導波路とほぼ同等の深さを有
する光路分離用のダミー光導波路を設けたものであり、
部品点数を少なくして組み立て作業を簡略化することが
できるとともに、小型化および低価格化が容易にでき、
しかも、並設された光導波路に伝搬される光の相互干渉
による誤動作を防止することができる光センサを提供す
るものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION (Structure) The present invention includes a light projecting unit that projects light onto a detection area, a light receiving unit that receives direct light from the light projecting unit or reflected light from an object in the detection area, and light receiving unit. Signal processing means for calculating and determining the presence or absence of an object based on the output of the means and outputting an object detection signal, display light emitting means for displaying the determination result based on at least the object detection signal, and setting for sensor function setting Light emitting means for setting and light receiving means for setting for receiving light from the setting light emitting means, an operation display section for displaying a determination result by the light emitted by the display light emitting means, and light from the setting light emitting means. And a sensor function setting section for setting a sensor function such as detection sensitivity by causing the setting light receiving means to receive light, and an optical wiring board formed by using an optical waveguide, a mirror, etc. Configure The optical sensor constituted by the light connected to the sub-circuit portion having thereon a dummy optical waveguide for optical path separating it has almost the same depth as the optical waveguide between the optical waveguides which are juxtaposed in the optical wiring board,
Assembling work can be simplified by reducing the number of parts, and size and cost can be easily reduced.
Moreover, it is intended to provide an optical sensor capable of preventing malfunction due to mutual interference of lights propagating in juxtaposed optical waveguides.

(実施例) 第1図および第2図は本発明一実施例を示すものであ
るが、本実施例の基本的な構成は第7図に示した従来例
の構成と共通するので、共通する部分については同一の
符号を付して一部図示は省略してある。本実施例は、検
知エリアに光を投光する投光手段1と、投光手段1から
の直接光あるいは検知エリア内の物体からの反射光を受
光する受光手段2と、受光手段2出力に基づいて物体の
有無を演算判定して物体検知信号を出力する信号処理手
段3と、少なくとも物体検知信号に基づいて判定結果を
表示するための動作表示用発光素子33bと、センサ機能
設定用の機能設定用発光素子33aと、機能設定用発光素
子33aからの光を受光する機能設定用受光素子34a〜34d
とを備え、動作表示用発光素子33bの発する光により判
定結果が表示される動作表示部8と、上記機能設定用発
光素子33aからの光を変調して機能設定用受光素子34a〜
34dに受光させることによって物体の検知感度のような
センサ機能の設定を行うセンサ機能設定部9とを光導波
路、ミラーなどを用いて形成される光配線板30にて上記
各手段を構成する電子回路部に光接続し、発光源からの
光を光導波路311〜314、311′〜314′……によって多分
岐し、多分岐された複数の分岐光路に跨がったスリット
36aを設けるとともに、該スリット36aを介して伝達され
る各分岐光路の光量を調整する伝達光量可変手段37をス
リット36a内に設けることによりセンサ機能設定部9を
形成した光センサにおいて、光配線板30の並設された光
導波路311′〜314′間に該光導波路311′〜314′とほぼ
同等の深さを有する光路分離用のダミー光導波路45を設
けたものである。
(Embodiment) FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of the present invention, but since the basic structure of this embodiment is common to the structure of the conventional example shown in FIG. 7, it is common. The same reference numerals are given to the parts, and some of them are omitted in the drawing. In the present embodiment, the light projecting means 1 for projecting light to the detection area, the light receiving means 2 for receiving the direct light from the light projecting means 1 or the reflected light from an object in the detection area, and the light receiving means 2 output. A signal processing unit 3 for calculating and determining the presence or absence of an object based on the output based on the object detection signal, an operation display light emitting element 33b for displaying a determination result based on at least the object detection signal, and a function for setting a sensor function. The setting light emitting element 33a and the function setting light receiving elements 34a to 34d that receive light from the function setting light emitting element 33a.
And a function display light receiving element 34a to modulate the light from the function setting light emitting element 33a by displaying the operation display portion 8 in which the determination result is displayed by the light emitted from the operation display light emitting element 33b.
The sensor function setting section 9 for setting the sensor function such as the detection sensitivity of the object by receiving light from the 34d and the optical wiring board 30 formed by using an optical waveguide, a mirror, etc. Optically connected to the circuit section, the light from the light source is multi-branched by the optical waveguides 31 1 to 31 4 , 31 1 ′ to 31 4 ′, and the slit spans a plurality of multi-branched optical paths.
In the optical sensor in which the sensor function setting section 9 is formed by providing the transmission light amount varying means 37 for adjusting the light amount of each branched optical path transmitted through the slit 36a in the optical sensor, it is provided with a dummy optical waveguide 45 of the optical path separating it has almost the same depth as the optical waveguide 31 1 'to 31 4' 30 of juxtaposed optical waveguides 31 1 'to 31 4' between.

なお、実施例では、光導波路311′〜314′間にのみダ
ミー光導波路45を設けているが、他の光導波路311〜314
……間にも同様のダミー光導波路を必要に応じて設けて
も良い。また、光漏れによる相互干渉を確実に防ぐに
は、ダミー光導波路45を各光導波路311′〜314′の全長
あるいはそれ以上に亘って設ける必要があるが、光漏れ
を軽減する場合には、光漏れが生じやすい要所にのみダ
ミー光導波路45を設ければ良い。
In the embodiment, it is provided with the dummy optical waveguide 45 only between the optical waveguide 31 1 'to 31 4', the other optical waveguide 31 1 to 31 4
A similar dummy optical waveguide may be provided between the two if necessary. Also, prevent mutual interference due to light leakage reliably is a dummy optical waveguide 45 it is necessary to provide the entire length or more optical waveguides 31 1 'to 31 4', in the case of reducing the light leakage The dummy optical waveguide 45 may be provided only in a place where light leakage easily occurs.

第3図は、ダミー光導波路45を設けることによって分
岐光路を伝播する光の相互干渉を防止できる様子を示す
もので、レンズL11′の収差により隣の光導波路312′に
結合する光OP1と、光導波路311′から漏れて隣の光導波
路312′に結合する光OP2とを考える。いま、レンズ
L11′の収差による光OP1は、ダミー光導波路45を伝搬し
た後、ダミー光導波路45から漏れたわずかな光が隣の光
導波路312′に結合することになるので、ダミー光導波
路45が緩衝機構として動作することになって光の相互干
渉は大幅に改善される。実験によれば、ダミー光導波路
45を設けることによる相互干渉の改善効果は、約10dBで
あった。但し、実験に用いた光導波路311′、312′およ
びダミー光導波路45のコアの屈折率n1およびクラッド
(光配線板30の基材)の屈折率n2は、1.56、1.49であ
り、光導波路311′、312′の断面は0.4×1.0mm、長さは
約20mmである。次に、光導波路311′から漏れた光OP2
対しても上記光OP1の場合と同様の原理でダミー光導波
路45による相互干渉の改善が認められ、その改善効果は
約15dBであった。
FIG. 3 shows a state in which the mutual interference of the light propagating in the branched optical path can be prevented by providing the dummy optical waveguide 45. The optical OP coupled to the adjacent optical waveguide 31 2 ′ by the aberration of the lens L 11 ′ is shown. consider 1, and a light OP 2 binding 'leaks from the optical waveguide 31 2 next' optical waveguides 31 1 to. Lens now
The light OP 1 due to the aberration of L 11 ′ propagates through the dummy optical waveguide 45, and then a small amount of light leaking from the dummy optical waveguide 45 is coupled to the adjacent optical waveguide 31 2 ′. Will act as a buffer mechanism, and the mutual interference of light will be greatly improved. According to experiments, dummy optical waveguide
The effect of improving mutual interference by providing 45 was about 10 dB. However, the optical waveguides 31 1 used in the experiment ', 31 2' and the refractive index n 2 of the refractive index n 1 and a cladding of the core of the dummy optical waveguide 45 (the base material of the optical wiring board 30) is located at 1.56,1.49 The optical waveguides 31 1 ′ and 31 2 ′ have a cross section of 0.4 × 1.0 mm and a length of about 20 mm. Next, with respect to the light OP 2 leaked from the optical waveguide 31 1 ′, the improvement of the mutual interference by the dummy optical waveguide 45 was confirmed by the same principle as the case of the above optical OP 1 , and the improvement effect was about 15 dB. It was

なお、実施例では、ダミー光導波路45の断面は矩形状
に形成しているが、V字型、U字型であっても良い。ま
た、ダミー光導波路45のコアの屈折率は、クラッド(光
配線板30の基材)の屈折率よりも高ければ良く、他の光
導波路311〜3164、311′〜314′……のコアと同一の工程
で形成できるので、光配線板30の製造工程も簡略化で
き、相互干渉防止機構をコストアップになることなく付
加できるようになっている。
Although the dummy optical waveguide 45 is formed in a rectangular cross section in the embodiment, it may be V-shaped or U-shaped. Further, the refractive index of the core of the dummy optical waveguide 45 may be higher than that of the clad (base material of the optical wiring board 30), and the other optical waveguides 31 1 to 31 64 , 31 1 ′ to 31 4 ′ ... Since it can be formed in the same process as that of the core, the manufacturing process of the optical wiring board 30 can be simplified, and the mutual interference preventing mechanism can be added without increasing the cost.

[発明の効果] 本発明は上述のように、検知エリアに光を投光する投
光手段と、投光手段からの直接光あるいは検知エリア内
の物体からの反射光を受光する受光手段と、受光手段出
力に基づいて物体の有無を演算判定して物体検知信号を
出力する信号処理手段と、少なくとも物体検知信号に基
づいて判定結果を表示するための表示用発光手段と、セ
ンサ機能設定用の設定用発光手段と、設定用発光手段か
らの光を受光する設定用受光手段とを備え、表示用発光
手段の発する光により判定結果が表示される動作表示部
と、上記設定用発光手段からの光を変調して設定用受光
手段に受光させることによって検知感度のようなセンサ
機能の設定を行うセンサ機能設定部とを光導波路、ミラ
ーなどを用いて形成される光配線板にて上記各手段を構
成する電子回路部に光接続して成る光センサにおいて、
光配線板の並設された光導波路間に該光導波路とほぼ同
等の深さを有する光路分離用のダミー光導波路を設けた
ものであり、光配線板を用いているので、部品点数を少
なくして組み立て作業を簡略化することができるととも
に、小型化および低価格化が容易にでき、しかも、並設
された光導波路間にダミー光導波路を設けているので、
並設された光導波路に伝搬される光の相互干渉による誤
動作を防止することができるという効果がある。
[Advantages of the Invention] As described above, the present invention includes a light projecting unit that projects light to a detection area, and a light receiving unit that receives direct light from the light projecting unit or reflected light from an object in the detection area. Signal processing means for calculating and determining the presence or absence of an object based on the output of the light receiving means and outputting an object detection signal, display light emitting means for displaying the determination result based on at least the object detection signal, and sensor function setting The setting display light emitting means and the setting light receiving means for receiving the light from the setting light emitting means, the operation display section for displaying the determination result by the light emitted from the display light emitting means, and the setting light emitting means. A sensor function setting section for setting a sensor function such as detection sensitivity by modulating light and receiving it by the setting light receiving means is an optical wiring board formed by using an optical waveguide, a mirror, etc. Make up In the optical sensor that is optically connected to the electronic circuit part,
A dummy optical waveguide for optical path separation having a depth substantially equal to that of the optical waveguides is provided between the optical waveguides arranged side by side in the optical wiring board. Since the optical wiring board is used, the number of parts is reduced. As a result, the assembling work can be simplified, the miniaturization and the cost reduction can be easily performed, and since the dummy optical waveguide is provided between the optical waveguides arranged in parallel,
There is an effect that it is possible to prevent malfunction due to mutual interference of lights propagating in the optical waveguides arranged in parallel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明一実施例の要部上面図、第2図は同上の
要部断面図、第3図は同上の動作説明図、第4図は従来
例の概略構成図、第5図は同上の分解斜視図、第6図は
他の従来例の概略構成を示す分解斜視図、第7図は同上
の要部上面図、第8図は同上の要部断面図、第9図は同
上の要部上面図、第10図はさらに他の従来例の要部上面
図、第11図は同上の要部上面図、第12図は同上の要部正
面図、第13図および第14図は同上の動作説明図である。 8は動作表示部、9はセンサ機能設定部、30は光配線
板、311〜314、311〜314……は光導波路、45はダミー光
導波路である。
FIG. 1 is a top view of an essential part of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the essential part of the same, FIG. 3 is an operation explanatory view of the same, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional example, and FIG. Is an exploded perspective view of the same as above, FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of another conventional example, FIG. 7 is a top view of relevant parts of the same, FIG. 8 is a sectional view of relevant parts of the same, and FIG. FIG. 10 is a top view of a main part of another conventional example, FIG. 11 is a top view of a main part of the same as above, FIG. 12 is a front view of the main part of the same, FIG. 13 and FIG. The figure is a diagram for explaining the operation of the above. Reference numeral 8 is an operation display unit, 9 is a sensor function setting unit, 30 is an optical wiring board, 31 1 to 31 4 , 31 1 to 31 4 ... Are optical waveguides, and 45 is a dummy optical waveguide.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】検知エリアに光を投光する投光手段と、投
光手段からの直接光あるいは検知エリア内の物体からの
反射光を受光する受光手段と、受光手段出力に基づいて
物体の有無を演算判定して物体検知信号を出力する信号
処理手段と、少なくとも物体検知信号に基づいて判定結
果を表示するための表示用発光手段と、センサ機能設定
用の設定用発光手段と、設定用発光手段からの光を受光
する設定用受光手段とを備え、表示用発光手段の発する
光により判定結果が表示される動作表示部と、上記設定
用発光手段からの光を変調して設定用受光手段に受光さ
せることによって検知感度のようなセンサ機能の設定を
行うセンサ機能設定部とを光導波路、ミラーなどを用い
て形成される光配線板にて上記各手段を構成する電子回
路部に光接続して成る光センサにおいて、光配線板の並
設された光導波路間に該光導波路とほぼ同等の深さを有
する光路分離用のダミー光導波路を設けたことを特徴と
する光センサ。
1. A light projecting means for projecting light to a detection area, a light receiving means for receiving direct light from the light projecting means or reflected light from an object in the detection area, and an object of the object based on an output of the light receiving means. Signal processing means for calculating and determining presence / absence and outputting an object detection signal, display light emitting means for displaying a determination result based on at least the object detection signal, setting light emitting means for sensor function setting, and setting light A setting light receiving unit for receiving light from the light emitting unit, an operation display unit for displaying a determination result by the light emitted from the display light emitting unit, and a setting light receiving unit for modulating the light from the setting light emitting unit. A sensor function setting section for setting sensor function such as detection sensitivity by receiving light from the means and an optical wiring board formed by using an optical waveguide, a mirror, etc. Connect Light sensor in the optical sensor, characterized in that a dummy optical waveguide for an optical path separating it has almost the same depth as the optical waveguide between the optical waveguides which are juxtaposed in the optical wiring board that.
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