JPH0531616Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［技術分野］ 本考案は、産業機器分野、特にFA用として生
産ライン等で物体の有無を光を用いて判別する光
センサに用いられる光学式ボリユームに関するも
のである。

［背景技術］ 一般に、検知エリアに物体が入つたことを検出
するこの種のセンサとしては反射型、透過型等が
知られている。たとえば、反射型のものは、第５
図に示すように、検知エリアに光を投光する投光
手段Ａと、検知エリア内の物体Ｘからの反射光を
受光する受光手段Ｂと、受光手段Ｂの出力に基い
て物体Ｘの有無を判定して物体検知信号を出力す
る信号処理手段Ｃとで構成されている。

従来より提供されている光センサは、第６図に
示すように、投光手段Ａおよび受光手段Ｂを一体
化した光学ブロツクＤと、信号処理手段Ｃなどの
電子回路部をプリント基板３１に実装した電子回
路ブロツクＥと、両ブロツクＤ，Ｅを収納するダ
イキヤスト製のケース３７とで構成されるのが一
般的である。また、ケース３７には、動作表示部
Ｆおよびセンサ機能設定部Ｇが設けられている。

光学ブロツクＤは、物体検知用の投光素子１
５、この投光素子１５による反射光の受光用の受
光素子１６、投光素子１５および受光素子１６を
実装するプリント基板３８、投光レンズ３９ａお
よび受光レンズ３９ｂ、Ｏリング４０ａ，４０
ｂ、光学筒４１、レンズ押さえ４２、ゴムカバー
４３で構成されており、これらの部品を予め組立
調整して光学ブロツクＤが形成される。上記組立
調整では、投光素子１５と投光レンズ３９ａ、及
び受光素子１６と受光レンズ３９ｂの光軸調整や
距離調整が行われる。

電子回路ブロツクＥは、投光素子１５を駆動
し、また受光素子１６の出力に基づいて物体Ｘの
有無を判定して検知出力を送出するためのもので
あり、この電子回路ブロツクＥを構成する電子部
品はプリント基板３１に実装して形成される。電
子部品としてはIC、トランジスタ、抵抗、コン
デンサ、発光ダイオードLD、感度調整ボリユー
ムVRなどがある。

動作表示部Ｆは、光センサの動作状態（動作し
ているか否か）を表示するもので、発光ダイオー
ドLDと、この発光ダイオードLDの光を拡散する
光拡散カバー３２とで構成され、光拡散カバー３
２はケース３７の外側面に露出させて取り付けら
れる。

センサ機能設定部Ｇは、主に感度を調整するも
ので、感度調整ボリユームVRと、この感度調整
ボリユームVRの回動軸の溝に係合させる感度設
定つまみ３３とからなる。なお、センサ機能設定
部Ｇが出力モード設定機能を備える場合もある。

上記ケース３７の下面開口には下カバー３６が
覆着され、プリント基板３１には電源線や信号出
力線などのリード線３４が接続される。

上記従来構成においては、光学ブロツクＤ、電
子回路ブロツクＥ、動作表示部Ｆ、センサ機能設
定部Ｇをケース３７に組み込むことになる。した
がつて、組立時には、光学ブロツクＤの発光素子
１５とプリント基板３１とをシールド線３５を介
して電気的に接続する結線作業、感度設定つまみ
３３とボリユームVRとの位置合わせ作業、受光
素子１６とプリント基板３８との半田付け作業、
光拡散カバー３２と発光ダイオードLDとの位置
合わせ作業などを同時に行うことが必要になる。
すなわち、光学ブロツクＤと、電子回路ブロツク
Ｅと、動作表示部Ｆと、センサ機能設定部Ｇとの
組立作業には、電気的、機械的、光学的な作業が
必要となり、組立作業の画一化が行われていなか
つたものであるから、部品点数が多くなるととも
に組み立て工数が多くなる上、接続作業が繁雑に
なり、小型化および低価格化が容易にできないと
いう問題があつた。

そこで、第７図に示す光導波路１４、ミラー、
レンズ、プリズムなどの光学系を備えた光配線板
４により、動作表示部Ｆ、センサ機能設定部Ｇ、
電子回路部を光接続するようにしたものがある。
なお、上記光配線板４は、第６図における投光レ
ンズ３９ａ，３９ｂに対応する投光レンズおよび
受光用レンズが一体になつたレンズ１３を備えて
いる。

光配線板４は、電子回路部のチツプ部品が実装
されプリント配線されるプリント基板１０上に配
設され、プリント基板１０に実装されている物体
検知用の投光素子１５、検知エリアからの反射光
を受光する受光素子１６、機能設定用の受光素子
１７、機能設定用の受光素子１８，１９を光導波
路１４で光接続してある。なお、第７図の光セン
サでは、機能設定用の発光素子１７を第６図の発
光ダイオードLDと兼用して用いてある。

光導波路１４は、第８図に示すように、表面に
溝２０を穿設し、この溝２０内に光配線板４を形
成する材質よりも屈折率の高い光学材料を充填し
て形成されている。例えば、発光素子１７の発す
る光はミラーなどで反射させて光導波路１４内に
導かれるとともに、ミラーなどで反射させて受光
素子１８，１９で受光されるようになつている。
また、動作表示部Ｆの光拡散カバー３２は、動作
表示用の発光素子の光を透過する光導波路１４の
端部に設置される。

第７図の光センサでは、第６図のボリユーム
VRを用いる代わりに、機能設定用の発光素子１
７し受光素子１９との間を光接続する光導波路１
４の途中を分岐して光配線板４の端部に臨ませ、
この端部に光を反射すると共に、端部からの光の
出力光量を可変自在な感度設定部を設け、光学的
に例えば感度設定を行うようにしてある。

しかし、このような構造であると、光導波路１
４自体の構造が複雑になり、しかも伝送路の長さ
が長くなることによる減衰などの問題があり、発
光素子１７と受光素子１９との間の光量調整を良
好に行うことが難しいという問題があつた。

そこで、光導波路１７を分岐することなく、光
導波路１７の中間部に感度設定部を設けることが
考えられ、例えば従来の光を遮断したり、または
透過光量を可変したりする光スイツチやカメラの
絞りのような構造あるいはフイルタを用いた方法
などが考えられる。

しかし、このようないずれの構造も、構成が複
雑であると共に小型化が不可能であり、また光量
を微妙に変化させることができないなどの欠点が
あるため、光導波路やミラーなどを用いて形成さ
れた光配線板で光量を変化させるためには適当な
方法とは言えない。

そこで、構造が簡単で且つ小型化でき、光量を
微妙に調整できる次に説明するような光学式ボリ
ユームとすることが考えられる。その光学式ボリ
ユームを第９図に示す。この光学式ボリユームで
は、光配線板４上のセンサ機能設定部に対応する
光導波路１４ａ，１４ｂを分断するように角孔１
１を穿設して、光導波路１４ａ，１４ｂの分断さ
れた一端面を遮光するばね性を有する遮光板８の
遮光片８ａ用の収納スペースを形成してある。上
記遮光板８は、両側片が光導波路１４ａ，１４ｂ
に沿うコ字状の遮光部８ｂの両先端部を下側に降
り曲げて光導波路１４ａ，１４ｂの一端面を遮光
する遮光片８ａを形成してあると共に、遮光部８
ｂの中央に遮光板８を光配線板４上に取り付ける
取付片８ｄが設けてある。上記遮光片８ａが上記
角孔１１内に挿入されるのであるが、通常状態で
は角孔１１を介して光導波路１４ａ，１４ｂを通
過する光は若干減衰するのみで定常的に伝送され
るように、取付片８ｄにより遮光片８ａは角孔１
１外に押し上げられている。この遮光板８の遮光
片８ａは操作つまみ３のシヤフト１２に形成され
たカム１によつて上記角孔１１内に挿抜自在に挿
入するようにしてある。カム１はシヤフト１２と
一体あるいは連結して取着してある。

遮光板８の遮光片８ａが第１０図ａに示すよう
に角孔１１外にあるときには、上記光導波路１４
ａ，１４ｂに伝送された光は角孔１１の一側面よ
り出射され、空中を進んで対向する角孔１１の他
側面より光導波路１４ａ，１４ｂに再び入射され
て伝送される。いま、操作つまみ３を回すと、第
１１図に示すようにカム１により遮光板８が下向
きに押されて遮光板８ａが角孔１１内に挿入さ
れ、この遮光片８ａの角孔１１内への挿入量によ
り伝送光が遮られ、伝送光量を制御することがで
きる。なお、この信号処理手段では、光導波路１
４ａ，１４ｂ夫々に伝送される伝送光の絶対的な
光量可変と同時に各連動して動作させなければな
らないものである。そこで、例えば第１２図に示
すように２つのカム１は互いに90°ずらせてシヤ
フト１２に取着してあり、この光学式ボリユーム
の操作つまみ３の回転角に対する光導波路１４
ａ，１４ｂ毎の伝送光量は第１３図のイ，ロに示
すようになる。この光学式ボリユームによれば、
２つ光導波路１４ａ，１４ｂ（なお、２つ以上で
も構わない）の伝送光量を１つの操作つまみ３に
て連動して確実に制御できる。また、この光学式
ボリユームは構造が簡単であり、しかも外部の操
作つまみ３のシヤフト１２に対して直交する方向
に遮光片８ａを駆動するようにしてあるので、上
下方向の厚みを薄くすることができてコンパクト
になる。なお、このような構造であると、例えば
光導波路１４ａ，１４ｂ間のピツチ１mm、光導波
路１４ａ，１４ｂの断面0.5×１mmのものでも対
応できる。

ところで、光導波路１４ａ，１４ｂから角孔１
１へ出射した光はある出射角度を持つているた
め、光導波路１４ａ，１４ｂよりも広い面積に進
行する。この際、角孔１１の対向側面で光導波路
１４ａ，１４ｂに入射しなかつた光は光配線板４
の中を伝搬し、本来入射する筈のない光導波路１
４に光配線板４上の溝２０の側面から入射する、
所謂クロストークを起こしたり、あるいは他の光
学系に悪影響を及ぼしたりすることがある。そこ
で、取付片８ｄの先端を下方に折曲してマスク片
８ｃを形成し、このマスク片８ｃで光導波路１４
ａ，１４ｂの角孔１１に臨む一端面の間を覆うよ
うにしてある。しかし、この光学式ボリユームで
は第１４図に示すようにこのマスク片８ｃと遮光
片８ａとの隙間から漏れる光は避けられず、クロ
ストークが生じるという問題があつた。また、遮
光板８の変位につれて遮光板８のカム１との接触
位置が代わり、操作つまみ３の回転に応じた正確
な伝送光量の設定が難しいという問題もあつた。

［考案の目的］ 本考案は上述の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、光漏れが生じず、
しかも正確に伝送光量を設定できる光学式ボリユ
ームを提供することにある。

［考案の開示］ （構成） 本考案は、検知エリアに光を投光する投光手段
と、検知エリア内の物体からの反射波を受光する
受光手段と、受光手段出力に基づいて物体の有無
を演算判定して物体検知信号を出力する信号処理
手段とを備え、動作表示部と上記各手段の電子回
路部とを光導波路及びミラーなどを用いて形成さ
れた光配線板で光接続し、上記光配線板に感度設
定などを行うセンサ機能設定部を光導波路を用い
て形成した光センサであつて、上記センサ機能設
定部に対応する光導波路を分断する角孔を穿設
し、この分断された光導波路の光を通過する透光
窓が穿孔され上記角孔の光導波路を分断する幅と
略等しい幅を有する直方体状の遮光体を上記角孔
内に挿抜自在に挿入して、上記遮光窓を通過する
伝送光量を可変したものであり、遮光体を角孔の
光導波路を分断する幅と略等しい幅とすることに
より、光導波路の光が漏れる隙間が生じないよう
にし、しかも遮光体が直方体状であり、弾性を有
する遮光板のように変位しないことにより、操作
つまみの回転に応じた正確な伝送光量の設定でき
るようにしたものである。

（実施例） 第１図乃至第４図に本考案の一実施例を示す。
本考案の光学式ボリユームは、センサ機能設定部
に対応する光導波路１４ａ，１４ｂを分断するよ
うに穿孔された角孔１１の分断された光導波路１
４の幅と略等しい幅を有する直方体状の遮光体２
１で、光導波路１４ａ，１４ｂの伝送光量を調節
するようにしたものである。なお、本実施例では
光導波路１４ａ，１４ｂ毎に遮光体２１を備え、
両遮光体２１を合わせた断面形状が角孔１１と略
同一形状になつている。上記遮光体２１は、下部
に光導波路１４ａ，１４ｂの光を通過させる透光
窓２２が穿孔してある。また、上部にはこの遮光
体２１を上方に付勢する板ばね２３の自由端を係
止する鍔２１ａが形成してあり、上面にはカム１
と接触する断面半円状の突条２４を形成してあ
る。操作つまみ３のシヤフト１２に取着されたカ
ム１は従来例と同様のものである。

上記遮光体２１は、第２図に示すように、板ば
ね２３にて上方に付勢され、上面に形成された突
条２４が常にカム１に弾接しており、操作つまみ
３を回転するとカム１の周面に沿つて遮光体２１
が上下に動く。このように遮光体２１が動くと、
透光窓２２の位置も上下し、第３図に示すよう
に、透光窓２２の位置より光導波路１４ａ，１４
ｂの伝送光量が可変できるのである。本実施例で
は２つの遮光体２１を合わせた断面形状を角孔１
１と略同一形状に形成してあるので、光導波路１
４ａ，１４ｂの光が他の不要箇所に漏れる隙間を
生じず、従来のように遮光片８ａとマスク片８ｃ
との隙間を通つた光が本来入射する筈のない光導
波路１４に入射するクロストークを起こすことが
ない。つまり、第３図中の斜線部ハがマスク片８
ｃの働きをするのである。また、遮光体２１同士
の間の隙間は遮光体２１が摺動する程度に極めて
狭くすることができ、従つて光導波路１４ａ，１
４ｂの間を通る漏れた光も完全に遮断することが
できる。なお、遮光体２１の表面を細くして黒色
とすればより効果がある。しかも、光導波路１４
ａ，１４ｂから出射する光は広がつて、角孔１１
の他面側の光導波路１４ａ，１４ｂの端面にはす
べての光を入射することはできないが、本実施例
の遮光体２１によれば透光窓２２内を通して広が
つた光も透光窓２２の内面で反射して光導波路１
４ａ，１４ｂの他端面に入射することができる。
この際、透光窓２２の内面を鏡面とするが、ある
いはメツキなどにより反射率を良くしておけばよ
り効果的である。また、本実施例では遮光体２１
が直方体状であり、遮光体２１自体が変位するこ
とはないので、従来のように遮光板８をカム１で
駆動するもののように、遮光板８の変位によりカ
ム１との接触位置が変わるということがなく、従
つて操作つまみ３の回転に伴つた正確な伝送光量
を得ることができる。なお、本実施例では遮光体
２１をカム１により駆動するようにしたが、この
遮光体２１を上下に駆動するものであれば上述の
操作つまみ３のシヤフト１２にカム１が取着され
た構造以外のものであつても良いことは言うまで
もない。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、センサ機能設定部に対
応する光導波路を分断する角孔を穿設し、この分
断された光導波路の光を通過する透光窓が穿孔さ
れ上記角孔の光導波路を分断する幅と等しい幅を
有する直方体状の遮光体を上記角孔内に挿抜自在
に挿入して、上記透光窓を通過する伝送光量を可
変したものであり、遮光体の幅を角孔の光導波路
を分断する幅と略等しく形成してあるので、光導
波路からの光が漏れる隙間が生じず、このためク
ロストークなどが生じない利点があり、しかも遮
光体が直方体状であり、弾性を有する遮光板のよ
うに変位しないので、透光窓を通過する光が遮光
体の挿抜量に比例し、このため操作つまみの回転
に応じた正確な伝送光量の設定ができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の光学式ボリユーム
の分解斜視図、第２図乃至第４図は同上の動作状
態を示す断面図、第５図は従来の光センサの概略
構成図、第６図は同上の分解斜視図、第７図は光
配線板を用いた従来の光センサの斜視図、第８図
は光配線板の光導波路を示す断面図、第９図は本
考案を案出するに至つた基本となる光学式ボリユ
ームの分解斜視図、第１０図ａ，ｂは同上の動作
説明図、第１１図は同上の動作状態を示す断面
図、第１２図ａ，ｂは夫々同上の各カム形状の説
明図、第１３図は同上の特性図、第１４図は同上
の問題点の説明図である。 １はカム、４は光配線板、１１は角孔、１４は
光導波路、２１は遮光体、２２は透光窓である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 検知エリアに光を投光する投光手段と、検知エ
   リア内の物体からの反射波を受光する受光手段
   と、受光手段出力に基づいて物体の有無を演算判
   定して物体検知信号を出力する信号処理手段とを
   備える光センサであつて、光センサの動作状態を
   表示する動作表示部と上記各手段の電子回路部と
   を光導波路及びミラーなどを用いて形成された光
   配線板で光接続し、上記光配線板に感度設定など
   を行うセンサ機能設定部を光導波路を用いて形成
   した光センサにおいて、上記センサ機能設定部に
   対応する光導波路を分断する角孔を穿設し、この
   分断された光導波路の光を通過する透光窓が穿孔
   され上記角孔の光導波路を分断する幅と略等しい
   幅を有する直方体状の遮光板を上記角孔内に挿抜
   自在に挿入して、上記透光窓を通過する伝送光量
   を可変して成ることを特徴とする光学式ボリユー
   ム。