JP3205072B2 - 光電検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型フォトインタラ
プタを使用して被検出物体の位置検出を行う光電検出装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より反射型フォトインタラプタを使
用して被検出物体の位置検出を行う光電検出装置は種々
のものが提案あるいは実用化され、その構成としては、
例えば図４に略断面図で示したような構成を備えるもの
が極めて一般的である。

【０００３】図４において、反射型フォトインタラプタ
１は、例えば発光ダイオ−ドからなる投光部２と例えば
フォトトランジスタからなる受光部３とを備え、装着部
材４に支持されている。投光部２と受光部３は、各々視
野を共有して並列配置されている。

【０００４】反射部材５は上記視野内において反射型フ
ォトインタラプタ１と対向して配置されている。

【０００５】すなわち、反射部材５は、反射型フォトイ
ンタラプタ１との間に何も存在しない場合、投光部２の
投光面２ａから射出された投光をその反射面５ａで反射
することにより受光部３の受光面３ａに導くように配置
されている。換言すれば、反射部材５は反射型フォトイ
ンタラプタ１と協働して図中に一点鎖線で示した検出光
路Ｌを形成する。

【０００６】被検出体６は反射型フォトインタラプタ１
と反射部材５との間に位置せしめられ、例えば矢印Ａ方
向に移動する。また、被検出体６には、光が通過できる
透光スリット６ａ，６ｂが形成されている。

【０００７】以下、上記のように構成される光電検出装
置における被検出体６の位置検出動作について簡単に述
べる。

【０００８】まず、初期状態を図４に示した状態、すな
わち被検出体６の一部が検出光路Ｌの全域を横切ってい
る状態とすると、かかる初期状態においては投光部２か
らの投光は上記被検出体６によって遮断され、したがっ
て被検出体６の反射率を小さく設定すれば上記投光が受
光部３に到達しないと見做すことができる。

【０００９】一方、被検出体６が矢印Ａ方向に移動し、
その透光スリット６ａあるいは６ｂが検出光路Ｌに到達
すると、投光部２からの投光は透光スリット６ａあるい
は６ｂを通過して反射部材５の反射面５ａで反射され、
再び透光スリット６ａあるいは６ｂを通過して受光部３
に入射することになる。

【００１０】受光部３は例えばフォトトランジスタから
なり、かかる場合、投光の受光部３への入射はフォトト
ランジスタのオン動作という電気的な出力として検知さ
れることになる。

【００１１】したがって、透光スリット６ａあるいは６
ｂの大きさを被検出体６の検出したい位置を考慮して設
定しておけば、被検出体６が検出したい位置にある時に
検出光路Ｌが、すなわち投光部２からの投光が反射部材
５によって反射され受光部３に到達する光路が遮断され
ることはなくなる。このため、上記設定により被検出体
６が検出したい位置にある時を、受光部３の出力によっ
て検知できる。

【００１２】換言すれば、被検出体６が移動を開始した
場合、検出光路Ｌは被検出体６の透光スリット６ａ，６
ｂにて開閉され、透光スリット６ａ，６ｂが検出光路Ｌ
を通過する毎に検出光路Ｌが形成される。このため、受
光部３にはパルス状に投光が入射することになり、受光
部３は透光スリット６ａ，６ｂが検出光路Ｌを通過する
毎にパルス出力を発生し、これにより被検出体６が検出
したい位置にある時を検出できる。

【００１３】なお、図示例では２個とした透光スリット
６ａ，６ｂは、被検出体６の検出したい位置情報数によ
り２個以上設けても良いことは詳述するまでもない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上、反射型フォトイ
ンタラプタを使用した光電検出装置の一般的な例につい
て述べたが、受光部による投光の受光検出動作を詳細に
見てみると、基本的には反射部材の反射面と被検出体の
検出光路を遮断する面との反射率差に基づいていること
は明らかである。

【００１５】すなわち、反射率０％の物体は通常ないと
仮定され、よって投光部から射出された投光の拡散、散
乱あるいは被検出体までの距離および反射率を考える
と、反射率を小さく設定した被検出体による図４に示し
た検出光路の遮断状態においても受光部に入射する光が
存在することになる。実際には、かかる状態における入
射光による受光部の出力レベルと、透光スリットを介し
て投光が入射された場合における受光部の出力レベルの
差に基づき、先に述べたような被検出体の位置検出動作
を行っているわけである。

【００１６】しかしながら、周知のように光強度は距離
の二乗に反比例し、このため被検出体と反射部材の反射
率に大きな差を設けても光電検出装置としてのＳ／Ｎ比
についてみてみると、余裕は得られず、例えば反射型フ
ォトインタラプタ、反射部材、被検出体の位置関係が設
定位置関係と少しでも異なれば所望の検出動作を期待で
きなくなる不都合点を有していた。

【００１７】すなわち、反射型フォトインタラプタ、反
射部材等の配置自由度が極めて小さく、この結果、光電
検出装置としての位置検出精度も高精度にできない不都
合点を有していた。

【００１８】また、上記不都合点は、例えば被検出体を
複数とするような展開の場合、より大きく影響し、実用
化には反射型フォトインタラプタ、反射部材等の配置精
度により大きな注意を払う必要のある不都合点を有して
いた。

【００１９】本発明は上記のような点を考慮してなした
もので、Ｓ／Ｎ比が高く、よって被検出体の位置検出精
度を高精度にできる反射型フォトインタラプタを使用し
た光電検出装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による光電検出装
置は、反射型フォトインタラプタと、反射部材と、光路
規制手段とを有し、反射型フォトインタラプタは視野を
共有して並設された投光部と受光部とからなり、投光部
から射出された投光が視野内の物体で反射されて受光部
で受光されるか否かを検知するものであり、反射部材は
反射型フォトインタラプタとその視野内において対向配
置され、反射型フォトインタラプタと協働してその視野
内に投光部から射出された投光を受光部に入射させる検
出光路を形成するものであり、光路規制手段は投光部と
受光部との間で、かつ夫々の投光面、受光面から視野側
の空間内に配置され、反射部材以外による投光の反射、
拡散、散乱による光が検出光路内に入ることを防止して
検出光路内を通過した投光のみが受光部に入射するよう
に投光の検出光路以外からの受光部への入射を阻止する
ものであり、被検出体を反射型フォトインタラプタと反
射部材との間に光路規制手段を介して位置させ、被検出
体による投光の反射、拡散、散乱による光を光路規制手
段にて防止して検出光路を形成できないように遮断する
ことにより被検出体の検出動作を行うように構成されて
いる。

【００２１】

【作用】本発明による光電検出装置は上記のように構成
されることから、投光部からの投光は、被検出体が検出
光路内に存在しない場合、反射部材にて反射され、すな
わち検出光路内を通って受光部に到達することになる。

【００２２】また、被検出体が検出光路内に存在する場
合、投光部からの投光は反射部材に到達せず、すなわち
検出光路が遮断されるため受光部に到達することはな
い。

【００２３】なお、このとき、被検出体の反射率が０％
でないことおよび投光の拡散、散乱等を考えると、被検
出体によって反射され受光部へ入射しようとする光が発
生するが、かかる光は検出光路を形成することはなく、
よって光路規制手段による制御、規制を受け、受光部に
は殆ど到達できないことになる。

【００２４】すなわち、本発明による光電検出装置によ
れば、被検出体の反射率がある程度高くても、検出光路
遮断時の不要な受光部への到達光を光路規制手段により
著しく少なく制御、規制できることから、上記検出光路
遮断時を確実に検知できることになる。

【００２５】より極端に表現すれば、本発明による光電
検出装置は、従来受光部による受光検出動作が反射部材
の反射面と被検出体の検出光路を遮断する面との反射率
差に基づいてなされていたのに対し、受光部による受光
検出動作を被検出体と反射部材の反射率差にあまり関係
なく行えることになる。

【００２６】このため、光電検出装置としてのＳ／Ｎ比
を高くでき、このため、反射型フォトインタラプタ、反
射部材等の配置自由度を極めて大きくすることができ、
さらに光電検出装置としての位置検出精度も高精度にで
きることになる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明による光電検出装置の一実施例
を示す略断面図であり、図中、図４と同符号の要素は同
一機能の要素を示している。

【００２８】図１において、７は、投光部２と受光部３
との間の空間Ｘ内で、かつ夫々の投光面２ａ、受光面３
ａから視野側、すなわち図１では下方に延出して配置さ
れ、投光部２からの投光の検出光路Ｌ以外からの受光部
３への入射を阻止する光路規制手段を示し、本実施例に
おいては、装着部材４と一体的に形成された遮光壁とし
て構成されている。

【００２９】以下、本発明による光電検出装置における
被検出体６の位置検出動作について述べるが、光路規制
手段７だけが図４に示した従来例の構成と異なり、よっ
て上記検出動作は基本的には先の従来例と同様の動作と
なる。

【００３０】まず、被検出体６の一部が検出光路Ｌの全
域を横切っている図１に示した状態であるが、投光部２
からの投光は被検出体６によって遮られ、反射部材５を
介しての検出光路Ｌが形成されないことから、先の従来
例同様、被検出体６の反射率を小さく設定すれば上記投
光が受光部３に到達しないと見做すことができる。

【００３１】ただし、先にも述べたが、被検出体の反射
率が０％でないことおよび投光の拡散、散乱等を考える
と、被検出体６によって反射され受光部へ入射しようと
する不要光が発生する。

【００３２】しかしながら、本発明による光電検出装置
は、反射型フォトインタラプタ１と反射部材５との協動
により形成される検出光路Ｌを通った光のみが受光部３
に入射できるように投光部２からの投光を規制、換言す
れば検出光路Ｌ以外を通った光が受光部３に入射しない
ように制御する光路規制手段７を備え、一方、上述した
不要光は検出光路Ｌを形成しないことは詳述するまでも
なく、この結果、上記不要光は光路規制手段７による制
御、規制を受け、具体的には受光部３に向かっても光路
規制手段７に遮られ、受光部３には殆ど到達できないこ
とになる。

【００３３】すなわち、本発明による光電変換装置は、
検出光路Ｌの遮断時に生じる不要光の受光部への到達を
光路規制手段７により著しく少なく制御、規制できるこ
とから、検出光路Ｌの遮断時を極めて高いＳ／Ｎ比をも
って検出できることになる。換言すれば、被検出体６の
反射率に大きな影響を受けることなく、検出光路Ｌの遮
断時を確実に検知できることになる。

【００３４】一方、被検出体６が矢印Ａ方向に移動し、
その透光スリット６ａあるいは６ｂが検出光路Ｌに到達
すると、先の従来例同様、投光部２からの投光は透光ス
リット６ａあるいは６ｂを通過して反射部材５の反射面
５ａで反射され、再び透光スリット６ａあるいは６ｂを
通過して受光部３に入射する。

【００３５】したがって、先の従来例同様、投光の受光
部３への入射は電気的な出力として検知され、透光スリ
ット６ａあるいは６ｂの大きさを被検出体６の検出した
い位置を考慮して設定しておけば、被検出体６が検出し
たい位置にある時を、受光部３の出力によって検知でき
る。

【００３６】換言すれば、被検出体６が移動を開始した
場合、検出光路Ｌは被検出体６の透光スリット６ａ，６
ｂにて開閉され、このため、受光部３は透光スリット６
ａ，６ｂが検出光路Ｌを通過する毎にパルス出力を発生
し、これにより被検出体６が検出したい位置にある時を
検出できる。

【００３７】なお、透光スリット６ａ，６ｂは、先の従
来例同様、被検出体６の検出したい位置情報数により２
個以上設けても良いことは詳述するまでもなく、また装
着部材４と一体的に設けた光路規制手段７は必要に応じ
て独立構成としたり、あるいは反射型フォトインタラプ
タ１に対して一体的あるいは非一体的に形成しても良い
ことももちろんである。

【００３８】図２は本発明による光電検出装置の他の実
施例を示す略断面図であり、図中、図１と同符号の要素
は同一機能の要素を示している。

【００３９】図２からも明らかなように本実施例は、先
の実施例における光路規制手段７の装着部材４との一体
化をさらに進めた例である。

【００４０】本実施例における光路規制手段７は、装着
部材４の厚みを利用して形成された構成となされてい
る。

【００４１】すなわち、先の実施例では光路規制手段７
を、検出光路Ｌの規制領域を考慮して装着部材４に特別
に遮光壁として一体形成していたが、本実施例は、あら
かじめ上記規制領域を考慮した厚みを有する装着部材４
を選定し、光路となる挿通孔４ａ、４ｂを形成すること
により構成している。

【００４２】このため、光路規制手段７を含めた装着部
材４の製造に関し、コスト面、強度面で先の実施例より
有利となることが考えられる。

【００４３】なお、被検出体６の検知動作およびそのＳ
／Ｎ比については、先に述べた実施例と同等の作用、効
果を得られることになり、説明は省略する。

【００４４】図３は本発明による光電検出装置のさらに
他の実施例を示す略断面図であり、図中、図１、図２と
同符号の要素は同一機能の要素を示している。

【００４５】本実施例は、被検出体が例えば二つの場合
に有効な実施例であり、図３からも明らかなように先の
実施例とは異なり、適宜の開口８ａを有し、光路規制手
段７と反射部材５との間に配置された絞り部材８を備え
ている。

【００４６】したがって、本実施例における投光部２か
らの投光を受光部３に入射させる検出光路Ｌａは、反射
型フォトインタラプタ１と反射部材５および絞り部材８
が互いに協働することにより形成される。すなわち、検
出光路Ｌａは、絞り部材８の開口８ａを介して供給され
る投光部２からの投光を反射部材５が反射し、再度絞り
部材８の開口８ａを介して受光部３に入射させる光路と
なる。

【００４７】また、第１被検出体６Ａは光路規制手段７
と絞り部材８との間に、第２被検出体６Ｂは絞り部材８
と反射部材５との間に位置させている。

【００４８】以下、この点について詳述する。本実施例
の場合、複数の被検出体を検知しようとしていることか
ら、光路規制手段７と被検出体の関係について見てみる
と、第１被検出体６Ａと光路規制手段７との関係は、先
の二つの実施例と同一であるが、第２被検出体６Ｂと光
路規制手段７との関係については先の二つの実施例と異
なっている。

【００４９】すなわち、被検出体が複数であることか
ら、第２被検出体６Ｂは必然的に光路規制手段７から離
れた位置に配置されることになる。

【００５０】したがって、第１被検出体６Ａによる検出
光路Ｌａの遮断時における不要光の制御、規制状態は先
の二つの実施例と同等となるが、第２被検出体６Ｂによ
る検出光路Ｌａの遮断時における不要光の制御、規制状
態は、光路規制手段７から離れた分だけ不要光の遮断が
不十分となる不都合を生じることが考えられる。

【００５１】しかしながら、本実施例においては光路規
制手段７と反射部材５との間に適宜の開口８ａを有した
絞り部材８を配置し、かつ第２被検出体６Ｂを絞り部材
８と反射部材５間に位置せしめるように構成している。

【００５２】このため、絞り部材８より光路規制手段７
側に存在する光は、開口８ａを通らない限り第２被検出
体６Ｂあるいは反射部材５に到達することはできず、ま
た絞り部材８よりより反射部材５側に存在する光は、開
口８ａを通らない限り受光部３に入射することはできな
いことになる。

【００５３】よって、第２被検出体６Ｂによる検出光路
Ｌａの遮断時における不要光の発生および受光部３への
入射は、上述した絞り部材８の作用を介しての発生、入
射となり、例えば、検出光路Ｌａの形成および上記不要
光の発生および受光部３への入射状態をあらかじめ考慮
して絞り部材８の開口８ａの形状を設定することによ
り、光路規制手段７から離れた分だけ光路規制手段７に
よる不要光の遮断が不十分となる不都合を実用レベルに
十分な状態まで改善できることになる。

【００５４】この結果、本実施例における第１、第２被
検出体６Ａ、６Ｂの検知動作は、基本的な動作、すなわ
ち検出光路Ｌａの遮断の有無により検知する動作は先に
述べた二つの実施例と同様の動作となると共に、そのＳ
／Ｎ比についても先に述べた二つの実施例と同様十分に
高いＳ／Ｎ比を得られることになる。

【００５５】なお、本実施例においても透光スリット６
ａ，６ｂの形成数および光路規制手段７の形成形態につ
いては先の従来例同様、種々展開できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明による光電検出装置は、上述した
ように反射型フォトインタラプタと反射部材との協動に
より形成される検出光路を通った光のみが受光部に入射
できるように投光部からの投光を規制する光路規制手段
を備えて構成されるため、検出光路Ｌの遮断時に生じる
不要光の受光部への到達を著しく少なく制御、規制でき
ることになり、この結果、検出光路の遮断時を極めて高
いＳ／Ｎ比をもって検出できることになる効果を有して
いる。

【００５７】換言すれば、被検出体の反射率に大きな影
響を受けることなく、検出光路の遮断時を確実に検知で
きることになり、反射型フォトインタラプタ、反射部材
等の配置自由度を比較的高くでき、この結果、光電検出
装置としての位置検出精度を極めて高精度にできる効果
を有している。

【００５８】また、光路規制手段と反射部材との間に適
宜開口を有した絞り部材を配置し、かつ被検出体を絞り
部材と反射部材間に位置せしめるように構成したことか
ら、被検出体を複数とする展開の場合でも、極めて高い
Ｓ／Ｎ比をもって複数の被検出体を検出でき、よって光
電検出装置としての位置検出精度を極めて高精度にでき
る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光電検出装置の一実施例を示す略
断面図

【図２】本発明による光電検出装置の他の実施例を示す
略断面図

【図３】本発明による光電検出装置のさらに他の実施例
を示す略断面図

【図４】従来の光電検出装置の一例を示す略断面図

【符号の説明】

１ 反射型フォトインタラプタ ２ 投光部 ３ 受光部 ４ 装着部材 ５ 反射部材 ６ 被検出体 ７ 光路規制手段 ８ 絞り部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−239983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−44777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−39580（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−65365（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−43460（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 H01L 31/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射型フォトインタラプタと、反射部材
   と、光路規制手段とを有し、反射型フォトインタラプタ
   は視野を共有して並設された投光部と受光部とからな
   り、投光部から射出された投光が視野内の物体で反射さ
   れて受光部で受光されるか否かを検知するものであり、
   反射部材は反射型フォトインタラプタとその視野内にお
   いて対向配置され、反射型フォトインタラプタと協働し
   てその視野内に投光部から射出された投光を受光部に入
   射させる検出光路を形成するものであり、光路規制手段
   は投光部と受光部との間で、かつ夫々の投光面、受光面
   から視野側の空間内に配置され、反射部材以外による投
   光の反射、拡散、散乱による光が検出光路内に入ること
   を防止して検出光路内を通過した投光のみが受光部に入
   射するように投光の検出光路以外からの受光部への入射
   を阻止するものであり、被検出体を反射型フォトインタ
   ラプタと反射部材との間に光路規制手段を介して位置さ
   せ、被検出体による投光の反射、拡散、散乱による光を
   光路規制手段にて防止して検出光路を形成できないよう
   に遮断することにより被検出体の検出動作を行う光電検
   出装置。
2. 【請求項２】光路規制手段は、反射型フォトインタラプ
   タを装着する装着部に、装着部材の厚みを利用して形成
   された規制壁である請求項１記載の光電検出装置。
3. 【請求項３】反射型フォトインタラプタと、反射部材
   と、光路規制手段と、絞り部材とを有し、反射型フォト
   インタラプタは視野を共有して並設された投光部と受光
   部とからなり、投光部からの投光が視野内の物体で反射
   されて受光部で受光されるか否かを検知するものであ
   り、反射部材は反射型フォトインタラプタとその視野内
   において対向配置され、光路規制手段は投光部と受光部
   との間の空間内で、かつ夫々の投光面、受光面から視野
   側に延出して配置され、絞り部材は光路規制手段と反射
   部材との間に配置され、反射部材と反射型フォトインタ
   ラプタおよび絞り部材は互いに協働して、絞り部材を介
   して供給される投光部からの投光を反射し絞り部材を介
   して受光部に入射させる検出光路を形成し、光路規制手
   段は投光の検出光路以外からの受光部への入射を阻止
   し、第１被検出体を光路規制手段と絞り部材との間に、
   第２被検出体を絞り部材と反射部材との間に位置させて
   夫々に検出光路を遮断させることにより第１、第２の被
   検出体の検出動作を行う光電検出装置。