JPH0520237U - 光フアイバ式光電スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投光および受光に光ファイバを使用する反射
型光電スイッチにおいて、光ファイバを単線化してコス
ト低減、取り扱いの容易化を図る。 【構成】 投受光兼用の一本の光ファイバの基端部に、
投受光分離用のハーフミラーによって投光素子と受光素
子を光結合するとともに、偏光方向が９０°異なる偏光
板を前記投光素子と受光素子の前方に配置して、光ファ
イバの基端面における反射光が受光素子に入射しないよ
うにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は一本の光ファイバを投光と受光に共用した反射形光電スイッチに関 する。

【０００２】

【従来の技術】

反射形光電スイッチは、検出位置に投光し、その反射光により物体の有無を判 別するもので、図６に示すように光ファイバ１，２を使用して投受光を行うもの は、狭い場所にある微小物体の検知も可能、アンプ本体を検出位置から遠く 離して置くことができ取付けの自由度が大きいという利点を有する。

【０００３】 この反射型光電スイッチ３は、アンプ部４内で、投光素子５と光結合された投 光用光ファイバ１と、受光素子６と光結合された受光用光ファイバ２を１本ずつ 持ち、アンプ部内の制御部７から出力される同期信号で投光素子５をパルス発光 させ、この光を光ファイバ１を通して物体８に照射し、その反射光を受光用光フ ァイバ２によって受光素子６に導き、受光素子６の出力を制御部７で検波して、 反射光の大きさによって物体の有無を判定し、電気信号として出力する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、従来の反射型光電スイッチ３は、独立した二本の光ファイバ １，２を使用しているため、２本を束ねる必要があったり配線が太くなったりし て配線作業に制約が生じ、特に２本の光ファイバの投光端と受光端を、微小な検 出位置に所定の角度で対向させて取付ける位置決めが困難になるという問題があ った。

【０００５】 そこで、この考案は１本の光ファイバを投光用と受光用に共用できる構造を提 供することにより、この問題の解決を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案が提供する光ファイバ式光電スイッチは、 投光素子および受光素子と、先端を検出位置に対向させて取付けられる投受光 兼用の一本の光ファイバと、この光ファイバの基端部に、前記投光素子と受光素 子を光結合する投受光分離用のハーフミラーと、偏光方向が９０°異なり、前記 投光素子と受光素子の前方に配置された偏光板と、検出位置からの反射光に対応 する前記受光素子の出力を、所定の判定レベルと比較して物体の有無を電気信号 で出力する制御部とを具備したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上記構成は、偏光方向が９０°異なる偏光板を投光素子と受光素子の前面に設 けることにより、共用される光ファイバの基端面反射によるクロストーク成分が 受光素子に入射されるのをカットする。したがって、ハーフミラーによって投光 する光と受光される光の分離をして、１本の光ファイバを投光用と受光用に共用 化する構成が実現できる。

【０００８】

【実施例】

この考案の一実施例を図１に示し説明する。図１に示す光ファイバ式光電スイ ッチ９において、投光素子５、受光素子６、制御部７、検出される物体８は、図 ５で説明した光電スイッチ３のものと同一または同等物であるので、同一符号を 付けて説明を省略する。

【０００９】 この構造の特徴は、光ファイバ１０を投光と受光に共用化するため投受光分離 用のハーフミラー１１を用いたこと、および共用化することによって光ファイバ １０の端面１０ａに生じる反射光が受光素子６に入射しないように偏光方向が９ ０°異なる偏光板１２，１３を投光素子５と受光素子６の前面に配置したことで ある。なお、１４は投光素子と受光素子の光軸を平行化するための表面反射鏡で ある。

【００１０】 これらの取付け関係を説明する。 投光素子５と受光素子６は、その光軸が平行になるように配置される。光ファ イバ１０の基端面１０ａは、投光素子５の光が垂直に入射するように、その光軸 の延長上に配置される。ハーフミラー１１は投光素子５の光軸上に４５°の傾斜 を付けて配置される。表面反射鏡１４は、受光素子６の光軸上にハーフミラー１ １と平行に配置される。

【００１１】 この光ファイバ式光電スイッチ９の動作を説明する。 投光素子５は制御部７の出力する同期信号を受け、所定周期でパルス発光する 。この光は一方の偏光板１２によって偏光され、ハーフミラー１１を透過して光 ファイバ１０の基端面１０ａに入射する。そして、光ファイバ１０を通りその先 端面１０ｂから検出位置の物体８に向かって照射される。検出位置の物体８から 反射された光は、光ファイバ１０の先端面に入射し、光ファイバ１０内を逆方向 に通過して、その基端面１０ａからハーフミラー１１に入射する。ハーフミラー １１はこの反射光を９０°方向に反射して表面反射鏡１４に向ける。表面反射鏡 １４はこれをさらに受光素子６の光軸上に反射する。この光は他方の偏光板１３ を透過して受光素子６に入射する。受光素子６の出力は、制御部７で所定の判定 レベルと比較され、これより大きければ、物体ありの電気信号が出力される。

【００１２】 次に偏光板１２，１４を用いた意味について説明する。この構造で使用されて いるハーフミラー１１は、写真器等で実用化されているが、これをそのまま光電 スイッチに使用すると、図２に示すように光ファイバ１０の基端面１０ａに投光 素子５の光が当たって生じる反射光Ｋが、ハーフミラー１１および表面反射鏡１ ４で反射して受光素子６に入射するクロストークが生じて、Ｓ／Ｎ比が悪化し実 用化できなくなる。特に、プラスチック製光ファイバを用いた光電スイッチに、 この構造を採用しようとすると、この光ファイバ１０が配線現場で適宜に切断さ れ研磨加工なしのフリーカット方式で使用されるため、図２に示す光ファイバ１ ０の端面反射光Ｋが、特別に大きくなる。

【００１３】 ところが、上述したように偏光方向が９０°異なる偏光板１２，１３を投光素 子５と受光素子６の前面に配置しておくと、光ファイバ１０の基端面１０ａで反 射した投光素子５からの光は、その偏光方向が９０°異なることにより、受光素 子６の前面に配置した偏光板１３を通過できず、上記クロストークを防止できる 。そして、受光素子６に入射させるべき検出位置からの反射光は、検出される物 体８の反射が通常は乱反射であること、および光ファイバ内での複数回の全反射 により偏光状態が解消しているので、受光素子の前面に配置した偏光板１３の偏 光方向と振動方向が一致する光の成分が通過して受光素子６に入射し、クロスト ークを極めて少なくして物体８の検出が可能になる。

【００１４】 なお、光ファイバ１０の端面反射は、図２に示すように、光ファイバの基端面 側からその先端面１０ｂに入射する場合にも生じるが、先端面１０ｂに入射する 光は光ファイバ内での減衰により基端面１０ａに入射する光よりも小さくなって いるので、その影響は小さく、制御部７の感度調節器で上記判定レベルを適当な 値に調節することにより問題なく使用できる。

【００１５】 光ファイバの先端面１０ｂは、図２に示したように軸線と直交方向に切断する 通常のカット方式でもよいが、図３に示すように傾斜方向にカットすると、この 反射光の大部分は、光ファイバ内を全反射して戻れない角度で反射することにな り、先端面１０ｂにおける反射光によるクロストークをもカットでき、さらに精 度を向上できる。

【００１６】 上記本考案の構造を、図６に示す２本の光ファイバを用いる従来の光電スイッ チ３に適用するためのアタッチメント構造を図４と図５に示す。これは、上記ハ ーフミラー１１、表面反射鏡１４、偏光板１２，１３を上述の配置で内蔵した筐 体１５に、投光素子５と受光素子６から延長された光ファイバ１，２および検出 位置に延ばされる本考案の光ファイバ１０の基端部を挿入してネジ止め固定する 構造を持つ。この実施例では、光結合を高くするため、偏光板１２，１３の手前 に集光レンズ１６，１７を設けているが、これは省略することもできる。この構 造において、２本の光ファイバの取付部１８，１９に投光素子５および受光素子 ６を直接取付ければ、図１に示す構造の光電スイッチ９となる。

【００１７】

【考案の効果】

本考案によれば、光ファイバが一本になり配線の太さを細く出来るので取り扱 い、特に狭小な検出位置に光ファイバの先端を向けて取付ける作業が容易になり 、製造コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の反射型光電スイッチの構成を示す

【図２】図１に示す反射型光電スイッチにおける端面反
射光を示す図

【図３】この考案の光ファイバの先端面の他の実施例を
示す図

【図４】この考案を従来の光電スイッチで実施するため
のアタッチメントの構造を示す平面図

【図５】図４に示すアタッチメントの正面図

【図６】２本の光ファイバを用いる従来の光電スイッチ
を示す

【符号の説明】

５ 投光素子 ６ 受光素子 ７ 制御部 ８ 検出位置にある物体 ９ 光電スイッチ １０ 光ファイバ １１ ハーフミラー １２，１３ 偏光板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光素子および受光素子と、 先端を検出位置に対向させて取付けられる投受光兼用の
   一本の光ファイバと、 この光ファイバの基端部に、前記投光素子と受光素子を
   光結合する投受光分離用のハーフミラーと、 偏光方向が９０°異なり、前記投光素子と受光素子の前
   方に配置された偏光板と、 検出位置からの反射光に対応する前記受光素子の出力
   を、所定の判定レベルと比較して物体の有無を電気信号
   で出力する制御部とを具備したことを特徴とする光ファ
   イバ式光電スイッチ。