JPH05274967A - 光電スイッチ - Google Patents

光電スイッチ

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JPH05274967A
JPH05274967A JP10163792A JP10163792A JPH05274967A JP H05274967 A JPH05274967 A JP H05274967A JP 10163792 A JP10163792 A JP 10163792A JP 10163792 A JP10163792 A JP 10163792A JP H05274967 A JPH05274967 A JP H05274967A
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JP
Japan
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light
photoelectric switch
infrared
red
visible
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JP10163792A
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English (en)
Inventor
Arata Nakamura
新 中村
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体を検知する光電スイッチにおいて、物体
の検出精度を低下させることなく、光電スイッチの取付
けを容易にすること。 【構成】 反射型の光電スイッチ30において、赤色光
及び赤外光を同時に発光する投光素子35を取り付け
る。又検知物体からの反射光を受光する受光素子34を
取り付ける。更に受光素子34の前面に可視光カットフ
ィルタ38を取り付ける。こうすれば赤色光が同時に発
光するので光軸調整が容易となる。物体検知用には赤外
光のみを用いることにより、検知物体の色や外乱光の影
響を受けずに物体を正確に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外光の反射又は遮断
により物体を検知する光電スイッチに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】物体を検知する従来の光電スイッチは、
投光素子として赤外光を発光する発光ダイオード(LE
D)が多く用いられている。赤外LEDは、発光効率が
高く高出力であること、同時に使用される可視光カット
フィルタが安価であり、これを用いれば蛍光灯等からの
外乱光を容易に遮断できることによる。又反射型の光電
スイッチにおいては、赤外光は赤色光と異なり、検出物
体の色,表面形状の影響を受け難いという優れた性質が
ある。このため赤外光のLEDが多く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら光電スイ
ッチの投光素子として赤外LEDを用いた場合には、そ
の光を直接目で見ることができず、投光スポットが物体
の何処に当たっているかを目視で確認することができな
かった。従って物体を検知するために光電スイッチの投
光器及び受光器を固定する場合、その取付方向の調節や
光軸合わせが困難であるという欠点があった。
【0004】このような問題点を解決するため、近年高
出力の赤色LEDが開発されたこともあり、投光素子と
して赤色LEDを用いたものもある。しかし赤色LED
は蛍光灯等の可視光の外乱光と波長成分が同一であるた
め、外乱光のみを除去することができず、蛍光灯や太陽
等の外乱の影響を受け易い欠点があった。又図5に示す
ように、赤色光は検出物体の色によってその反射率が大
幅に異なる。従って赤色LEDを拡散反射型の光電スイ
ッチに用いた場合には、検出物体の色によって検出感度
が大幅に変化するという欠点があった。更に投光素子と
して白熱ランプを用いた場合には、反射面の色の影響を
受け難いが、その消費電流が大きく小型化も困難で、L
EDに比較して寿命が極めて短いという欠点があった。
【0005】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、外乱光の影響が少なく、且つ検
出物体の表面の色の変化の影響を受け難く、しかも取付
位置の調節と光軸合わせが容易にできる光電スイッチを
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、投光器及び受光器を互いに対向させて配置し、光の
遮断によって投光器と受光器間を通過する物体を検出す
る透過型の光電スイッチであって、投光器は、可視光及
び赤外光を同時に発光する投光素子を含むものであり、
受光器は、投光器からの透過光のうち可視光成分を遮断
する可視光カットフィルタを受光素子の前面に設けたこ
とを特徴とするものである。
【0007】本願の請求項2の発明は、光電スイッチ本
体内に投光部及び受光部を設け、物体検知領域に投光部
の光を照射し、その反射光を受光部で受光することによ
り物体を検出する反射型の光電スイッチであって、投光
部は、可視光及び赤外光を同時に発光する投光素子を含
むものであり、受光部は、物体の反射光のうち可視光成
分を遮断する可視光カットフィルタを受光素子の前面に
設けたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、投光器より可視光及び赤外光を同時に発光し
ており、投光器と受光器の光軸調整を容易に行うことが
できる。又請求項2の発明によれば、投光素子は可視光
及び赤外光を同時に発光しているため、可視光により光
軸調整が容易に行えることとなる。いずれも受光素子前
面に可視光カットフィルタを用いているため、赤外光の
みを物体検知用として使用し、物体の色や外乱の影響を
除くことができる。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例における光電スイッチにつ
いて図面を参照しながら説明する。図1(a),(b)
は本発明の一実施例における光電スイッチに用いられる
投光素子の一例を示す図である。LED1,2は、赤外
光と赤色光を同時に発光する発光ダイオードである。図
1(a)に示すようにLED1は、(p+ −Ga As )
層1aの上に、3層の(p−Ga Al As )層1b,1
c,1dと、(n−Ga Al As )層1eが形成された
ヘテロ接合構造のダイオードである。LED1を電流駆
動すると、(p+ −Ga As )層1aの上部接合層付近
で赤外光が発光し、同時に(p−Ga Al As )層1d
で赤色光が発光する。
【0010】一方図1(b)に示すようにLED2は、
(p+ −Ga As )層2aの上に、(p−Ga Al As
)層2bと、(p−Ga As )層2c、及び(p−Ga
AlAs )層2dと(n−Ga Al As )層2eが夫々
形成されたヘテロ接合構造のダイオードである。このL
ED2に通電すると(p−Ga As )層2cから赤外光
が発光し、その上の(p−Ga Al As )層2dから赤
色光が発光する。このようにLED1,2では、同一チ
ップから赤外光と赤色光が同時に発光する。
【0011】次に図2に示すLED3は、赤外のLED
チップ3aと赤色のLEDチップ3bを同一のリードフ
レーム3cにマウントし、共通のパッケージ3dに封入
した発光ダイオードである。LEDチップ3a,3bを
夫々電流駆動すると、LED3から赤外光及び赤色光が
同時に出力される。このLED3を集束用のレンズ4の
焦点よりやや内側に設置すると、ほぼ同一の光軸を有す
る並行ビームが得られる。
【0012】さてこのような投光素子を用いた透過型の
光電スイッチについて図3(a),(b)を用いて説明
する。図3(a)は光電スイッチの投光器10の構成を
示す一部切欠き断面図である。本図においてケース11
の中心軸に沿って前面が開口された筒状の開口部12を
設け、この開口部12に集束用のレンズ13と投光素子
14を同軸に取付ける。投光素子14は前述したLED
1,2,3のいずれであってもよく、ケース11の内部
に固定された基板15に取付けられる。又投光器10に
は投光素子14の図示しない駆動回路が内蔵されてお
り、その信号はケーブル16を介して入力される。この
ように構成された投光器10は、ケースの取付孔11
a,11bにより物体に検知領域に向けて設置される。
【0013】図3(b)は光電スイッチの受光器20の
構成を示す一部切欠き断面図である。本図においてケー
ス21の中心軸に沿って前面が開口された筒状の開口部
22を設け、この開口部22に集光用のレンズ23及び
受光素子24を同軸に取付ける。レンズ23は投光部1
0から出射された赤色光又は赤外光のビームを受光素子
24に集光するものである。受光素子24は、赤外領域
に受光感度を有する光電素子であり、例えばフォトダイ
オードが用いられる。
【0014】受光素子24は、本体ケース21の軸と垂
直に支持された基板25に取付けられる。受光素子24
の前面には、可視光カットフィルタ26が設けられる。
可視光カットフィルタ26は、赤色光を含む可視光を遮
断するフィルタであり、受光器20に入射する不要な太
陽光や蛍光灯の光を遮断する働きをしている。受光素子
24の出力に基づいて図示しない信号処理回路より物体
検知を行い、ケーブル27を介して外部に出力する。ケ
ース21は、その取付孔21a,21bにより投光部1
0と対向する位置に設置される。
【0015】このような透過型光電スイッチは、投光器
10及び受光器20を対向して光軸を一致させて設置す
る必要があるが、投光素子14として赤色の可視光を同
時に発光するようにしているため、光ビームのスポット
が目視でき、極めて容易に光軸を一致させて設置するこ
とができる。
【0016】次に本発明の他の実施例による拡散反射型
の光電スイッチについて図4を用いて説明する。この光
電スイッチ30は、ケース31に受光素子と投光素子を
レンズ系と共に内蔵したものである。ケース31の前面
に2つの筒状の開口部32,33が設けられ、これらの
開口部32,33と同軸に受光素子34及び投光素子3
5が取付けられている。又ケース31の前面には、夫々
の開口部32,33を通過するビームを集束するための
レンズ36が取付けられる。レンズ36は、2軸の凸レ
ンズが一体成形されたものである。受光素子34は図3
(b)の受光素子24と同一のものであり、投光素子3
5も図3(a)の投光素子14と同一のものである。又
受光素子34の前面には、フィルタ26と同一の可視光
カットフィルタ38が取付けられている。取付孔31
a,31bは、光電スイッチ30の固定用の孔である。
【0017】このように構成された光電スイッチ30を
物体の検知場所に設置するには、光電スイッチ30を仮
付けして、先ず投光素子35を駆動させ赤外光及び赤色
光を出射させる。そして光電スイッチ30の投光素子3
5から赤外光及び赤色光を出射すれば、その赤色光によ
り物体への照射光と物体からの反射光を容易に目視でき
る。このように検知物体に投光される赤色のスポットを
確認することにより、光電スイッチ30が正しい方向に
固定されたか否かを調べることができる。このような取
付けの調節方法を用いると、電気的に受光素子34から
得られる信号レベルが最大となるよう調整するよりも、
能率良く最適な位置に固定することができる。
【0018】次に検知物体表面の色の影響を考える。図
5(a)は、物体の反射面の色の種類と反射率の関係を
示す説明図である。一般に白色面は、可視光範囲と、 7
00nm以上の赤外領域で平坦な高い反射特性を有してい
る。これに対し青及び緑の反射面は、可視光帯の一部に
高い反射ピークを持つが、その幅は狭い。しかし青,緑
いずれも、 800nm以上の赤外領域で高い反射率を有し
ている。又赤の反射面は 600nm以上の長波長帯で反射
率が高い。
【0019】図5(b)は蛍光灯,赤色LED,赤外L
EDの発光波長分布を示すスペクトル図である。蛍光灯
は可視光及び赤外領域に渡ってほぼ連続した発光分布を
示すのに対し、赤色LEDは曲線Aに示すように中心波
長が 660nm、赤外LEDは曲線Bに示すように 850〜
950nmの発光波長帯を有している。このため拡散反射
型の光電スイッチ30の投光素子35に赤色LEDを用
いると、図5の矢印Aで示す波長の光だけが出射され
る。もし検出物体の表面が青又は緑の場合には赤色光の
反射率が低く、物体が近接していても受光素子34は反
射光を検出しにくい。しかし曲線Bに示すような波長の
赤外光を用いると、検知物体の表面の色の種類にかかわ
らず白色と同程度の反射率が得られる。従って投光素子
35に赤外光を発光するLEDを用いると、反射面の色
の影響を受けず、検知物体の位置変化による信号だけが
得られることになる。
【0020】尚前述した第1実施例では透過型光電スイ
ッチ、第2実施例では拡散反射型光電スイッチについて
説明しているが、本発明は回帰反射型光電スイッチに適
用することができることはいうまでもない。又投光部か
ら検知領域に光を照射し、物体の位置に対応したスポッ
トを位置検出素子に受光し、受光位置によって物体まで
の距離を検出するようにした測距用の光電スイッチに本
発明を適用することも可能である。
【0021】尚、図3に示す透過型の光電スイッチにお
いては、物体の反射面を介さずに投光部10からの出射
光が受光部20に入射されるので、不要な外乱光がなけ
れば、可視光カットフィルタ26は無くてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、投光素子に赤色光及び赤外光を同時に発光する投光
素子を用いている。従って投光素子から同時に出射され
る赤色光を目視することにより、投光部から出射された
ビームが通過する経路を容易に目視できる。このため検
知物体の検出位置を確実に知ることができ、光電スイッ
チの取付位置の調節が容易にできるという効果が得られ
る。更に光電スイッチの受光素子の前面に可視光カット
フィルタを設けたことにより、物体表面の色の影響を受
けずに物体の位置の変化を検出することができる。又不
要に入射する太陽光や蛍光灯等の可視光による外乱を防
止することができ、物体検出の信頼性を向上することが
できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明の実施例による光電ス
イッチに用いられる発光ダイオードの構造を示す説明図
である。
【図2】本実施例の光電スイッチに用いられる発光ダイ
オードの他の構造を示す説明図である。
【図3】本実施例における透過型の光電スイッチの構成
を示す説明図で、(a)は投光器、(b)は受光器の一
部切欠き断面図である。
【図4】本実施例における反射型の光電スイッチの構成
を示す説明図である。
【図5】(a)は検知物体の色別の反射率を示すスペク
トル図、(b)は本実施例の発光素子を含む光源の発光
スペクトル図である。
【符号の説明】
1,2,3 LED 3a 赤外のLEDチップ 3b 赤色のLEDチップ 4,13,23,36 レンズ 10 投光器 12,22,32,33 開口部 14,35 投光素子 20 受光器 24,34 受光素子 26,38 可視光カットフィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光器及び受光器を互いに対向させて配
    置し、光の遮断によって前記投光器と前記受光器間を通
    過する物体を検出する透過型の光電スイッチにおいて、 前記投光器は、可視光及び赤外光を同時に発光する投光
    素子を含むものであり、 前記受光器は、前記投光器からの透過光のうち可視光成
    分を遮断する可視光カットフィルタを受光素子の前面に
    設けたことを特徴とする透過型の光電スイッチ。
  2. 【請求項2】 光電スイッチ本体内に投光部及び受光部
    を設け、物体検知領域に前記投光部の光を照射し、その
    反射光を前記受光部で受光することにより物体を検出す
    る反射型の光電スイッチにおいて、 前記投光部は、可視光及び赤外光を同時に発光する投光
    素子を含むものであり、 前記受光部は、物体の反射光のうち可視光成分を遮断す
    る可視光カットフィルタを受光素子の前面に設けたこと
    を特徴とする反射型の光電スイッチ。
JP10163792A 1992-03-27 1992-03-27 光電スイッチ Pending JPH05274967A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002356166A (ja) * 2001-05-31 2002-12-10 Mitsubishi Electric Corp 筒状物体折損検知装置
JP2019193183A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 アズビル株式会社 光電センサ
JP2021140945A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 オムロン株式会社 光電センサ

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