JP2668948B2 - 光センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種機器の動作を制御したり、環境の測定
のために用いる可視光センサーや赤外線を含む光センサ
ーに関するものである。

従来の技術 従来のこの種の光センサーは、特開昭62−261025号広
報に示されているように、第９図のような構造になって
いた。第９図において１は集光レンズ、２は光検出器、
３は光透過窓、４は光検出素子である。集光レンズ１
は、光検出器２に対し垂直に入射する光はほとんど屈折
せずに透過させ、入射角の大きな光に対しては大きく屈
折させ、光検出器２に全方位からの光を入射させるよう
になっている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような構成では、光透過窓３の垂直方
向から入射する光はほとんど検出される。一方水平方向
から入射する光は集光レンズ１で曲げられその一部が光
透過窓３に達するがその量はごくわずかしかない。第10
図は照射光量が一定のときの入射角による検出光量の変
化を示した図である。入射角が０度、すなわち集光レン
ズの光軸上の光の検出量を100とした場合、入射角が90
度、すなわち光透過窓３の水平方向から入射する場合は
０に近い値となる。すなわち、従来の球面で構成される
凹レンズを集光レンズとして用いた場合、検出光量の入
射角依存性が高く、正確な光量測定は極めて困難であっ
た。本発明は上記課題に鑑み、検出光量の入射角依存性
を小さくし、より正確な測定を行える光センサーを提供
するものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光センサーは、光
検出器と前記光検出器の光源側に設けられたレンズとを
有し、前記レンズの光検出器側の面に入射角が小さい入
射光の一部を反射させる反射面を設けたものである。

作用 この構成により入射光量の多い箇所は光が遮蔽もしく
は反射されて光量が均一に光検出器に到達することとな
る。

実 施 例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図は本発明の第１の実施例における光セン
サーの断面図である。同図において５は集光レンズ、６
は光検出器、７は光透過窓、８は光検出素子である。集
光レンズ５の光軸上に軸対称形をした光線遮蔽部９が位
置しており、第２図（ａ）に示すように、入射角が零度
の時、光線はその大部分が遮蔽部９により遮蔽された光
検出器６の光透過窓７に達しない。また、第２図（ｂ）
に示すように45度の入射角の光線は、光透過窓７に到達
する光線のうちの一部が遮蔽される。さらに、第２図
（ｃ）に示すように入射角が90度の時は光線は集光レン
ズ５の光源側の面で大きく屈折するため、そのほとんど
が遮蔽部９に当たらずに光透過窓７に到達する。この結
果、低入射角の光の検出量は小さくなり、高入射角の光
の検出量は相対的に大きくなる。すなわち、入射角によ
る検出光量の差を小さくすることができる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第３図は本発明の第２の実施例を示す光セ
ンサーの集光レンズの構成図である。同図において、第
１図と異なる点は集光レンズを同一の材料で作り、全反
射を利用して遮蔽物と同等の効果を得ている点である。
同図において10は集光レンズの光源側の面、11は集光レ
ンズの像面側の面内に位置する全反射部、12は集光レン
ズの像面側の球面部である。上記のように構成された光
センサーの集光レンズについてその機能を説明する。第
４図（ａ），（ｂ），（ｃ）に各入射角における光線が
光透過窓７に到達する様子を示している。入射角が小さ
い時は全反射部11により光線は光透過窓７に達せず、球
面部12から入射した光線のみが光透過窓７に達する。入
射角が中以上の光線は第４図（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、全反射部11と球面部12に入射する光線ともそのほと
んどが、光透過窓７に到達する。しかも、全反射部から
入射する光線は、光透過窓７に対し球面部12から入射す
る光線と比較して小さな入射角となって到達する為、検
出効率が向上する。この結果、同一の材料で作られた簡
素な構造の一枚レンズで入射角依存性の小さな光センサ
ーを実現することができる。本実施においては、全反射
部11を光軸上の一ヶ所のみに設けたが、光軸上でなくて
も、また、複数箇所に設けてもよい。

次に本発明の第３の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第５図は本発明の第３の実施例を示す光セ
ンサーの集光レンズである。同図において13は集光レン
ズ、14は集光レンズ13の光源側面、15は集光レンズ13の
像面側曲面、16は集光レンズ13の像面側側面である。上
記のように構成された光センサーの集光レンズについて
その機能を説明する。低入射角の光線はそのほとんどが
光源側面14と像面側曲面15を通過する光源側面14と像面
側曲面15は曲率半径の小さな凹レンズを形成しており、
入射光は大きく広がって光透過窓７に当たる量が減少す
る。一方、高入射角の光線は光源側面14と像面側側面16
でその進行方向を大きく曲げられ、光透過窓７には低入
射角であたるようになり、光線の絶対量は少なくても効
率よく光量を検出することが可能となる。

第６図は本発明の第４の実施例における光センサーの
要部断面図である。本実施例は第１の実施例とほぼ同じ
構成であるが、光遮蔽部17を像面側に配置した点が第１
の実施例と異なるところである。第７図、第８図は本発
明の第5,第６の実施例における光センサーの要部断面図
でる。本実施例は第２の実施例と構成はほぼ同じである
が全反射部11に加えて、光遮蔽部18、低入射角用平面部
19を設けた点が第２の実施例と異なるところである。第
5,第６の実施例によれば第２の実施例以上の効果を得る
ことができる。なお、第８図において、20は側面部であ
り、球面を用いず、複数の面から構成されておりそれぞ
れが入射角の異なる光線を効率的に光透過窓７に到達す
るようにするものである。

発明の効果 以上のように本発明は、レンズの光検出器側の面に入
射角が小さい入射光の一部を反射させる反射面を設ける
ことにより入射光量の入射角度依存性を少なくできるの
で、正確な光量測定が行えることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の光センサーの断面図、
第２図（ａ）〜（ｃ）は同センサーの集光レンズに入射
する入射光の状態を示す図、第３図は本発明の第２の実
施例における光センサーの要部断面図、第４図（ａ）〜
（ｃ）は同実施例における集光レンズに入射する入射光
の状態を示す図、第５図〜第８図は本発明の第３〜第６
の実施例における光センサーの要部断面図、第９図は従
来の光センサーの断面図、第10図は同センサーの光量と
入射角との関係を示す図である。 ５……集光レンズ、６……光検出器、７……光遮蔽過
窓、８……光検出素子、９……光線遮蔽部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光検出器と、前記光検出器の光源側に設け
   られたレンズとを有し、前記レンズの光検出器側の面に
   入射角が小さい入射光の一部を反射させる反射面を設け
   た光センサー。