JPH03199929A - 光学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物体等の検出を行う光学センサに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、このような光学センサは、例えば第３図に示すよ
うに構成されている。

すなわち、光学センサ１は、受光部については、板状の
プリズム２と、このプリズム２の後方に配設された一つ
の凹状の非球面ミラー３と、上記プリズム２と非球面ミ
ラー３との間にて当該非球面ミラー３に対向するように
その光軸上に配設された受光素子４とから構成されてい
る。

上記板状のプリズム２の前面には、その長手方向に関し
てプリズム面部２ａ、平面部２ｂ、プリズム面部２ｃが
順次形成されている。

上記長手方向に並んだ三つの検知領域５　ａ　、　５ｂ
。

５ｃからの光束が上記プリズム２に入射したとき、プリ
ズム面部２ａ、平面部２ｂ、プリズム面部２ｃをそれぞ
れ通過する。その際プリズム面部２ａ。

２Ｃではプリズムの作用に基づいて光軸が偏向され、ま
た平面部２ｂではそのまま透過し、その後非球面ミラー
３にて反射集光されることにより、上記受光素子４に入
射するようになっている。

上記検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内に存在する物体等が移
動することにより、この検知類ｋＡ　５　ａ　。

５ｂ、５ｃから上記プリズム２及び非球面ミラー３を介
して上記受光素子４に入射する光量の変動を、当該受光
素子４の出力信号を適宜に処理することにより検出して
、それぞれ各検知領域５ａ。

５ｂ、５ｃ内における上記物体等の存在または移動が検
出されるようになっている。すなわち、検知領域の分割
をプリズムで行っている。

また、第４図に示すように構成された他の光学センサも
知られている。

光学センサ６は、全体として凹状に形成された分割ミラ
ー８とこの分割ミラー８に対向するように配設された受
光素子４とから構成されている。

三つの検知領域５ａ、５ｂ、５ｃからの光束が分割ミラ
ー８に入射したとき、それぞれ個々のミラ一部８．ａ、
８ｂ、８ｃにより反射集光されることにより、上記受光
素子４に入射するようになっている。

こうして、上記検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内において物
体等が移動することにより、この検知領域５ａ、５ｂ、
５ｃから分割ミラー８の各ミラー部８ａ、８ｂ、８ｃを
介して上記受光素子４に入射する光量の変動を、この受
光素子４の出力信号を適宜に処理することにより検出し
て、それぞれ各検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内における上
記物体等の存在または移動が検出されるようになってい
る。すなわち、検知領域の分割を分割ミラーによって行
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第３図（Ａ）に示した構成の光学センサ１に
おいては、周辺の検知領域５ａ、５ｃの光軸に近いとこ
ろからの入射光（第３図（Ｂ）の光線Ｘ）については、
収差が比較的少ないことから、上記非球面ミラー３に入
射する光束が受光素子４に向かって効率良く集光せしめ
られるが、周辺の検知領域５ａ、５ｃの光軸から離れた
ところからの入射光（第３図（Ｂ）の光線Ｙ）に関して
は、上記非球面ミラー３への入射角が大きくなることか
ら、収差が比較的大きくなってしまうので、この非球面
ミラー３に入射する光束が受光素子４に向かって効率良
く集光され得なくなってしまい、入射光量が減少するた
めに、検知精度が低下してしまうという問題があった。

また、第４図（Ａ）に示した光学センサ６の場合にも、
同様に、周辺の検知領域５ａ、５ｃの光軸に近いところ
からの入射光（第４図（Ｂ）の光線Ｘ）については、収
差が比較的少ないことから、上記分割ミラー８のミラ一
部８ａ、８ｃに入射する光束が受光素子４に向かって効
率良く集光せしめられるが、検知領域５ａ、５ｃの光軸
から離れたところからの入射光（第４図（Ｂ）の光線Ｙ
）に関しては、上記分割ミラー８のミラ一部８ａ。

８ｃへの入射角が大きくなることから、収差が比較的大
きくなってしまうので、ミラ一部８ａ８ｃに入射する光
束が受光素子４に向かって効率良く集光され得なくなっ
てしまい、入射光量が減少するために、検知精度が低下
してしまうという問題があった。

以上の点に鑑み、本発明の目的は、各検知領域からの光
学部材への入射角をできるだけ小さくすることにより、
収差を少なくして光束を効率良く集光し、検知精度を高
めることができる光学センサを提供することにある。

Ｅ課題を解決するための手段〕 上記目的は、本発明の光学センサによれば、長手方向に
沿って角度の異なるプリズム部、好ましくはリニアマル
チプリズムまたはレンズ部として順次形成されている第
一の光学部材と、この第一の光学部材の後方でこれに近
接して実質的に平行に配設され、且つ当該第一の光学部
材の各プリズム部またはレンズ部に対応して個々のフレ
ネルレンズ部または平面部として形成されている第二の
光学部材と、該レンズの後方に配設され、かつ上記各フ
レネルレンズ部に対してそれぞれ異なる光学特性を有す
る光学要素と、上記各フレネルレンズ部の光軸が該光学
要素により交差する位置に配設された一つの発光素子ま
たは受光素子からなる光学素子とから構成されているこ
とにより達成される。

上記構成において、好ましくは上記第二の光学部材の前
面に上記各フレネルレンズ部が形成されており、この第
二の光学部材の後面にて上記各フレネルレンズ部に対応
して上記光学要素が個々のリニアフレネルレンズ部とし
て形成されている。

また上記構成において、好ましくは、上記光学要素が、
上記各フレネルレンズ部に対応する個々の平面ミラーか
ら成る分割ミラーであって、上記光学素子がこの分割ミ
ラーに対向するように配設されている。

〔作　用〕

上述のような構成によれば、物体の存在または移動を検
知すべき検知領域に対する光軸が、上記第一の光学部材
の各プリズム部の作用によって偏向されることにより、
この第一の光学部材の各プリズム部、好ましくはリニア
マルチプリズムから上記第二の光学部材の対応する各フ
レネルレンズ部に対して実質的に垂直に延びていること
になり、その後光学要素、すなわち、第二の光学部材の
後面に形成されたフレネルレンズ部、好ましくはリニア
フレネルレンズ部を介して、または上記第二の光学部材
の側方に配設された分割ミラーを介して、各光軸が光学
素子を通るようになっている。

従って、上記フレネルレンズ部に対する光束の入射角ま
たは射出角が比較的小さく抑えられ得ることになるので
、このフレネルレンズ部を透過する際の収差が比較的少
なくて済むことから、集光効率が向上し検知精度を高め
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の光学センサの一実施例を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の光学センサの一実施例を示している
。

図示されているように、光学センサ１０は、その受光部
に関して、板状の第一の光学部材１１と、この第一の光
学部材１１の後方にてこれに近接してほぼ平行に配設さ
れている第二の光学部材１２と、この第二の光学部材１
２の後方に配設されている受光素子１３とから構成され
ている。

上記板状の第一の光学部材１１は、前面が平面であって
、かつ後面がその長手方向に沿ってリニアマルチプリズ
ム面部１１ａ、フレネルレンズ部１１ｂ、上記リニアマ
ルチプリズム面部１１ａとは角度が異なるリニアマルチ
プリズム面部１１ｃとして順次形成されている。

すなわち、上記リニアマルチプリズム面部１１ａとリニ
アマルチプリズム面部１１ｃとは、光軸Ｏ０゛に対して
対称な角度に形成されている。また、これらリニアマル
チプリズム面部１１ａ及びリニアマルチプリズム面部１
１ｃの各角度は、様な同一角度に設定されている。

また、上記第二の光学部材１２は、上記第一の光学部材
１１のリニアマルチプリズム面部１１ａ。

フレネルレンズ部１１ｂ、リニアマルチプリズム面部１
１ｃに対応して、その前面がそれぞれフレネルレンズ部
１２ａ、平面部１２ｂ、フレネルレンズ部１２ｃとして
形成され、且つ、その後面がリニアフレネルレンズ部１
２ｄ、平面部１２　ｅ　。

リニアフレネルレンズ部１２ｆとして形成されている。

本発明の光学センサ１０は以上のように構成されており
、受光素子１３への入射光軸は、次のように検知領域１
４　ａ、　　１４　ｂ、　　１４　ｃに関連せしめられ
ている。

すなわち、第二の光学部材１２のリニアフレネルレンズ
部１２ｄからフレネルレンズ部１２ａを透過した後、第
一の光学部材１１のリニアマルチプリズム面部１１ａの
作用により、図示の場合上方に偏向されて、検知領域１
４ａに関連せしめられている。

また、第二の光学部材１２の平面部１２ｅ及び平面部１
２ｂを透過した後、第一の光学部材１１のフレネルレン
ズ部１１ｂをそのまま透過することにより、検知領域１
４ｂに関連せしめられている。

さらに、第二の光学部材１２のリニアフレネルレンズ部
１２ｆからフレネルレンズ部１２ｃを透過した後、第一
の光学部材１１のリニアマルチプリズム面部１１ｃの作
用により、図示の場合下方に偏向されて、検知領域１４
ｃに関連せしめられている。

このことから、上記各検知領域１４ａ、１４ｃからの光
束は、それぞれ第一の光学部材１１のリニアマルチプリ
ズム面部１１ａ、ｌｌｃを透過することによって、上記
リニアマルチプリズム面部１１ａ、ｌｌｃの作用により
第二の光学部材１２のフレネルレンズ部１２ａ、１２ｃ
に対して実質的に光軸に沿って入射することとなり、大
きな収差を発生することなく、その後上記第二の光学部
材１２のリニアフレネルレンズ部１２ｄ、１２ｆの作用
により受光素子１３に入射し、また上記検知領域１４ｂ
からの光は、第一の光学部材１１のフレネルレンズ部１
１ｂに対して実質的に光軸に沿って入射することにより
、第二の光学部材１２の平面部１２ｂ、１２ｅをそのま
ま透過して受光素子１３に入射し、これによりこの受光
素子１３には各検知領域１４　ａ、　　１４　ｂ、　　
ｌ　４　ｃからの光束が効率良く入射することになるの
で、上記受光素子１３による検知領域１４　ａ、　　１
４　ｂ、　　１４　ｃの物体の存在または移動の検知精
度を高めることができる。また、フレネルレンズ部１１
ｂをフレネルレンズ部１２ａ、１２ｃより光学素子に対
し遠方に配することにより、実質的にフレネルレンズか
ら光学素子までの距離を同じくすることができる。

第２図は、本発明の光学センサの他の実施例を示してお
り、第二の光学部材１２の上記後面が平面として形成さ
れていると共に、この第二の光学部材１２の中央に位置
する平面部１２ｂ、１２ｅに相当する部分が空間として
省略されていて、この省略された部分にて、受光素子１
３が後方を向いて配設されており、その後方にて各検知
領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの光に対応して分割さ
れた平面ミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃから成る分割ミ
ラー１５が配設されている点を除いては第１図に示した
実施例と同様の構成である。

この実施例においては、上記検知領域１４ａ。

１４ｃから第二の光学部材１２の前面のフレネルレンズ
部１２ａ、１２ｃを透過した光束が、上記分割ミラー１
５の傾斜した平面ミラー１５ａ、１５ｃにより反射され
て受光素子１３に入射すると共に、検知領域１４ｂから
第一の光学部材１１のフレネルレンズ部１１ｂを透過し
た光束が、分割ミラー１５の平面ミラー１５ｂにより反
射されて、受光素子１３に入射するようになっている。

すなわち、各平面ミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃによっ
て、各光軸が折り返されていることにより、上記第二の
光学部材１２の後方の長さが短縮されており、これによ
りセンサ全体を小型化することができる。

尚、以上の説明においては、すべて光学素子が受光素子
である場合について述べたが、これに限らず、発光素子
である場合についても、図示した場合と光束の進行方向
が逆になるだけで、その効果については同様であること
は明らかである。また、受光素子として焦電型赤外線検
知素子を利用した場合にも、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の光学センサによれば、各検知
領域からの光学部材への入射角をできるだけ小さくする
ことにより、収差を少なくして、検知精度を高めること
ができ且つサンサ全体が小型化されるという優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学センサの一実施例を示し、（Ａ）
はその概略断面図、（Ｂ）は第一の光学部材の背面図、
（Ｃ）は第二の光学部材の正面図、（Ｄ）は第二の光学
部材の背面図、 第２図は本発明の光学センサの他の実施例を示し、（Ａ
）はその概略断面図、（Ｂ）は第一の光学部材の背面図
、（Ｃ）は第二の光学部材の正面図、 第３図は従来の光学センサの一例を示し、（Ａ）はその
概略断面図、（Ｂ）は部分拡大図、第４図は従来の光学
センサの他の例を示し、（Ａ）はその概略断面図、（Ｂ
）は部分拡大図である。 １０・・・光学センサ；　１１・・・第一の光学部材；
１１ａ、Ｉｌｃ・・・リニアマルチプリズム面部；１１
ｂ・・・フレネルレンズ部；　１２・・・第二の光学部
材；　　１２ａ、１２ｃｍ・・フレネルレンズ部、１２
ｂ。 １２ｅ・・・平面部；　　１２ｄ、１２ｆ・・・リニア
フレネルレンズ部；　１３・・・受光素子；　　１４ａ
、１４ｂ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に沿って角度の異なるプリズム部または
   レンズ部として順次形成されている第一の光学部材と、
   該第一の光学部材の後方で該第一の光学部材に近接して
   実質的に平行に配設され、且つ該第一の光学部材の各プ
   リズム部またはレンズ部に対応して個々のフレネルレン
   ズ部または平面部として形成されている第二の光学部材
   と、該第二の光学部材の後方に配設され、かつ上記各フ
   レネルレンズ部に対してそれぞれ異なる光学特性を有す
   る光学要素と、上記各フレネルレンズ部の光軸が該光学
   要素により交差する位置に配設された一つの光学素子と
   から構成されていることを特徴とする、光学センサ。
2. （２）前記第二の光学部材の前面に前記各フレネルレン
   ズ部が形成されており、該第二の光学部材の後面にて上
   記各フレネルレンズ部に対応して前記光学要素が個々の
   リニアフレネルレンズ部として形成されていることを特
   徴とする、請求項１に記載の光学センサ。
3. （３）前記光学要素が、前記各フレネルレンズ部に対応
   する個々の平面ミラーから成る分割ミラーであって、前
   記光学素子が該分割ミラーに対向するように配設されて
   いることを特徴とする、請求項１に記載の光学センサ。