JP3381206B2 - 投光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対象物体に光を投光す
る投光装置およびそれを備えた光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１７に、従来の光学装置の一例の構成
を示す。同図において、筐体１内には、同一光軸上に、
発光素子２、開口３、ハーフミラー４、および投受光レ
ンズ５が設けられており、ハーフミラー４は、光軸に対
して４５度の角度に取り付けられている。そして、発光
素子２から発した光は、開口３、ハーフミラー４、およ
び投受光レンズ５を介して対象物体６に投光される。対
象物体６が存在すると、光は反射され、反射された光
は、投受光レンズ５を介して、ハーフミラー４でさらに
反射されて、筐体１内に光軸に対して直角方向に設けら
れた受光素子７で受光される。

【０００３】対象物体６が存在しない場合、投光された
光は対象物体６で反射されず、光が帰ってこないため、
受光素子７は光を受光しない。従って、受光素子７の受
光量を検出することにより、対象物体６の存在を検知す
ることができる。

【０００４】開口３は、投受光レンズ５以外の領域に光
を投光しないために用いられる。投受光レンズ５以外の
領域に光が投光されると、その光は、筐体１内部で反射
されて迷光となり、受光素子７で受光される場合があ
る。これにより、光学装置が誤動作する恐れが生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】開口３を介して投光さ
れる光の領域は、図１８（ａ）に示すように、開口３と
発光点１１との位置関係により、斜線部１２に示すよう
に決まる。例えば、図１８（ｂ）に示すように、発光点
１１の位置が１１ａの位置にずれると、投光される領域
も異なってくる。

【０００６】一方、発光素子２は、図１９（ａ）に示す
ように面積を持っているため、それぞれの発光点で投光
される領域が異なる。従って、投光される領域を限定す
ることが困難となる。また、発光素子２は、製造上の誤
差によってチップに位置ずれが生じる。このため、さら
に発光点の位置ずれが大きくなり、投光される領域の限
定がさらに困難となる。

【０００７】例えば、図１７に示す光学装置において、
投受光レンズ５にのみ投光したい光が、図１９（ｂ）に
斜線部１３で示すように、投受光レンズ５の外側にも投
光してしまい、斜線部１３の領域の光が迷光となって、
誤動作の原因となる。

【０００８】投光される領域を限定し易くするために、
開口３を大きくすると、投光される領域が大きくなり、
図１７に示す光学装置の場合に迷光が多くなる。また、
同じ目的で開口を遠ざけると、装置が大型になる。しか
も、開口３を用いると、各部の位置合わせに手間がかか
る。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、限定された角度範囲の光のみを投光する投
光装置およびそれを備えた光学装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【課題を解決するための手段】 請求項１に記載の投光装
置は、光学フィルタで反射した光を再び光学フィルタへ
導く反射ミラーを備えたことを特徴とする。

【００２３】前記反射ミラーは、光学フィルタで反射し
た光をその時の入射角とは異なる入射角で光学フィルタ
へ導くための反射ミラーであり、発光素子の発光方向に
光学フィルタ、発光方向と逆方向に反射ミラーを配置す
ることができる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【作用】上記構成の投光装置およびそれを備えた光学装
置においては、発光素子２の前面に、所定の入射角範囲
の光を透過させる特性を有する光学フィルタ２１を配置
することで、限定した角度範囲の光を投光することがで
きる。その結果、発光点の位置に関係なく、常に定めら
れた広がり角の光を投光することができ、発光点の位置
ずれが生じても、所定の領域にのみ光を投光することが
できる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の投光装置およびそれを備えた
光学装置の実施例を、図面を参照して説明する。尚、図
１７に示した従来例に対応する部分には同一の符号を付
してあり、その説明は適宜省略する。

【００３１】図１に、投光装置の第１の構成を示す。本
例においては、発光素子２の発光方向に光学フィルタ２
１が配置されている。光学フィルタ２１は、図２に示す
ように、入射角範囲が−αと＋αとの間の光のみを透過
する特性を有している。

【００３２】本例によれば、発光素子２の発光点の位置
に関係なく、常に一定の広がり角αを持つ光を投光でき
るため、投光される領域が定め易く、所定の領域に光を
投光することができる。また、チップの位置ずれに関係
しないため、いかなる発光素子を用いても同じ領域に投
光できる。さらに、光学フィルタ２１を投光する光の角
度範囲を、発光素子２の出射角範囲より狭くすること
で、狭指向角特性を有する投光装置を実現することがで
きる。

【００３３】図３に、図１に示す投光装置を備えた光学
装置の一例の構成を示す。本例においては、図１７に示
した従来の光学装置の開口３の位置に、光学フィルタ２
１を設けている。そして、光学フィルタ２１により、発
光素子２から発する光の領域を、投受光レンズ５の有効
径と同等、またはそれより小さくした。

【００３４】本例によれば、発光素子２から発する光を
投受光レンズ５にのみ投光することができ、迷光を減ら
し、誤動作を減らすことができる。

【００３５】図４に、投光装置の第２の構成を示す。こ
の構成は、図１に示した第１の例と同様であるが、光学
フィルタ２１の特性を、図５に示すように、入射角範囲
が−αと＋αとの間で透過率が減少するようにした。

【００３６】本例によれば、発光素子２の発光する光の
強度が、図６に示すように、出射角範囲が−αから＋α
の間で大きくなる指向特性を有する場合、光が光学フィ
ルタ２１を通ることにより、図４に示すａ点における指
向特性が、図７に示すようになる。即ち、所定の角度範
囲−α乃至＋αの間で、ほぼ一定の強度分布の光を投光
することができ、投光する光の角度による強度の差を考
慮する必要がなくなる。

【００３７】図８に、投光装置の第３の構成を示す。こ
の構成も、図１に示した第１の例と同様であるが、光学
フィルタ２１の特性を、図９に示すように、入射角が０
度付近の光のみ透過するようにした。

【００３８】本例によれば、発光素子２の発光する光を
レンズを用いずに平行光とすることができ、光学装置に
備えたときに、その装置を小型化することができる。

【００３９】図１０に、図８に示した投光装置を備えた
光学装置の一例の構成を示す。対象物体６は、発光素子
２の光軸に対して約４５度の角度に配置されている。対
象物体６が斜線で示す検出領域３１に存在すると、発光
素子２から発する光は対象物体６で反射されて、受光素
子７で受光される。対象物体６が検出領域３１に存在し
ないと、発光素子２から発する光は対象物体６で反射さ
れず、受光素子７で受光されない。この受光素子７の受
光量で、対象物体６が検出領域３１に存在するか否かを
検知することができる。

【００４０】本例によれば、発光素子２から発する光が
平行光であるので、検出領域３１を狭くすることがで
き、しかもレンズが不要となるので、装置を小型化する
ことができる。

【００４１】図１１に、投光装置の第４の構成を示す。
この構成も、図１に示した第１の例と同様であるが、光
学フィルタ２１の特性を、図１２に示すように、所定の
入射角範囲で、かつ所定の波長範囲の光のみを透過する
ようにした。具体的には、光学フィルタ２１の片面に、
図１２（ａ）に示す特性を持たせ、他の片面に、図１２
（ｂ）に示す特性を持たせる。

【００４２】本例によれば、必要な波長範囲の光を、所
定の入射角範囲で投光することができる。偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）やダイクロイックミラー（ＤＣＭ）
は、光の波長の変化に従って特性も変化する。このた
め、狭い波長範囲の光しか用いることができない。本例
の投光装置では、広い波長範囲の発光素子を用いても、
狭い波長範囲の光を投光できるため、ＰＢＳやＤＣＭに
用いることができる。

【００４３】図１３に、投光装置の第５の構成を示す。
本例は、光学フィルタ２１を発光素子２のキャンパッケ
ージの窓ガラス４１と兼用し、発光素子２と光学フィル
タ２１を一体化したものである。

【００４４】本例によれば、光学フィルタ２１を、窓ガ
ラス４１にＡＲコートを行う工程と同じ工程で形成でき
るので、製作コストを低減することができる。また、光
学フィルタ２１を窓ガラス４１と兼用することにより、
従来の発光素子と同等の大きさで用いることができる。

【００４５】上記例の変形例として、樹脂モールドのキ
ャンパッケージに光学多層膜を形成し、光学フィルタ２
１とパッケージを一体化してもよい。または、発光素子
２のチップに光学多層膜を形成し、光学フィルタ２１と
チップとを一体化してもよい。

【００４６】図１４に、投光装置の第６の構成を示す。
本例は、光学フィルタ２１を、発光素子２の樹脂モール
ドパッケージに、透明性のＵＶ硬化型接着剤で接着一体
化したものであり、構成が簡単で取扱いが容易となる。

【００４７】上記例では、フラット型の発光素子２に光
学フィルタ２１を接着したが、図１３に示すようなキャ
ンパッケージ型の発光素子２の端面に接着してもよい。

【００４８】図１５に、投光装置の第７の構成を示す。
本例は、図１４に示した例において、発光素子２の発光
面に接着された光学フィルタ２１を、透明性樹脂５１で
被覆したものであり、光学フィルタ２１を保護する効果
がある。また、透明性樹脂５１をレンズ形状とすること
により、レンズと一体化した発光素子が実現できる。

【００４９】図１６に、本発明の投光装置の実施例の構
成を示す。本実施例は、発光素子２内に凹面鏡状の反射
ミラー６１を設け、前面に光学フィルタ２１を設けたも
のである。反射ミラー６１は、光学フィルタ２１で反射
した光を、その時の入射角とは異なる入射角で再び光学
フィルタ２１へ導くもので、発光方向と逆の方向に配置
してある。この場合、光学フィルタ２１は、所定の入射
角以外の光を反射する特性を有する。この構成により、
発光素子２から発した所定の入射角以外の光が光学フィ
ルタ２１で反射された後、反射ミラー６１で再度反射さ
れるので、投光量の増加を図ることができる。

【００５０】上記実施例で示した投光装置は、各種光学
装置に用いることができ、対象物体６が所定の領域に存
在するか否かを検知することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の如く本発明の投光装置によれば、
所定の入射角範囲の光を透過させる特性を有する光学フ
ィルタを、発光素子の前面に配置したので、発光点の位
置に関係なく、常に定められた広がり角の光を投光する
ことができ、所定の領域にのみ光を投光することができ
る。また、反射ミラーを設けたので、投光量の増加を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投光装置の第１の構成を示す説明図である。

【図２】図１の光学フィルタの特性を示す線図である。

【図３】図１の光学フィルタを備える光学装置の一例の
構成を示す説明図である。

【図４】投光装置の第２の構成を示す説明図である。

【図５】図４の光学フィルタの特性を示す線図である。

【図６】図４の発光素子の指向特性を示す線図である。

【図７】図４の位置ａにおける光の指向特性を示す線図
である。

【図８】投光装置の第３の構成を示す説明図である。

【図９】図８の光学フィルタの特性を示す線図である。

【図１０】図８の光学フィルタを備える光学装置の一例
の構成を示す説明図である。

【図１１】投光装置の第４の構成を示す説明図である。

【図１２】図１１の光学フィルタの特性を示す線図であ
る。

【図１３】投光装置の第５の構成を示す説明図である。

【図１４】投光装置の第６の構成を示す説明図である。

【図１５】投光装置の第７の構成を示す説明図である。

【図１６】本発明の投光装置の実施例の構成を示す説明
図である。

【図１７】従来の光学装置の一例の構成を示す説明図で
ある。

【図１８】図１７に示す開口と発光点の位置関係による
投光領域の変化を示す説明図である。

【図１９】図１７に示す開口と発光素子の位置関係によ
る投光領域の変化を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−169738（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251782（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−232837（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−55145（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 8/10 G01V 8/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射角の違いにより光の透過率が変化す
   る光学フィルタを発光素子の前面に備えた投光装置にお
   いて、 前記光学フィルタで反射した光を再び前記光学フィルタ
   へ導く反射ミラーを備えたことを特徴とする投光装置。
2. 【請求項２】 前記反射ミラーは、前記光学フィルタで
   反射した光をその時の入射角とは異なる入射角で前記光
   学フィルタへ導くための反射ミラーであり、前記発光素
   子の発光方向に前記光学フィルタ、発光方向と逆方向に
   前記反射ミラーを配置していることを特徴とする請求項
   １に記載の投光装置。