JPH05341055A - 球体検出光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁ノイズの影響を受けず、高価な光学部品
を必要とせずに小型化容易、かつ、製造コストが安価
で、外乱光の影響が少い球体検出光結合装置を提供する
こと。 【構成】 発光素子５の光軸１１が、発光素子の発光点
５ａから球体通過穴２ａを二等分する線１２に対してホ
ルダ部４の受光素子６側へ偏よるように配置したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、物体検出光結合装置
に関し、特に物体通過穴を通るパチンコ玉等の球体物の
有無を無接触で検出する球体検出光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の物体検出光結合装置として、従
来から、磁気式で被検物体を検出する磁気式装置と、光
透過式で検出する光結合装置がある。磁気式の物体検出
磁気装置は、図８に示すように、装置本体１を貫通する
ように形成した物体通過穴２の周囲に、コイル３を巻回
しておくとともに、コイル端に検出素子６を配置してお
き、例えばパチンコ玉（図８には図示せず）などの静電
気を帯びた物体が物体通過穴２を通ることにより、コイ
ル３に生ずる磁気変化を検知し、パチンコ玉が通過して
いるかどうかを無接触で検出する構成のものである。

【０００３】一方、光透過式の物体検出光結合装置は、
物体通過穴を挾んで発光素子と受光素子を対向配置して
おき、物体通過穴を被検物体が通るときの受光素子で検
知できる光の有無を検知し、物体通過穴を通る物体の有
無を検出するものがある。この光透過式物体検出光結合
装置は、さらに薄形化、小型化のため、図９に示すよう
に発光素子５から放射された光をオプティカルガイド１
８を介して進行方向を変えて物体通過穴２内を通し受光
素子６へ入射するよう構成したものである。そして、受
光素子６で検知されるトータル受光量から物体通過穴２
を通る被検物体を無接触で検出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の物体検出磁気装置によると、磁気式のため、電磁ノ
イズの影響を受けやすい。また、光透過式の物体検出光
結合装置によると、オプティカルガイドを使用する構造
の装置では（図９参照のこと）、光学的設計および形状
が複雑になる。さらに、オプティカルガイド中での光吸
収や光散乱に基づく光減衰およびオプティカルガイド使
用による製造コストの上昇という難点がある。また、オ
プティカルガイド１８を用いないと装置本体が大型化し
てしまうという難点がある。

【０００５】そこで、この発明は、このような従来のパ
チンコ玉の物体検出光結合装置の難点を除去し、（イ）
電磁ノイズの影響を受けず、（ロ）オプティカルガイド
のような高価な光学部品を必要とせずに小型化でき、し
かも製造コストが低減でき、（ハ）さらに、外乱光の影
響を受けることのない球体検出光結合装置（以下単に
「光結合装置」と略称する）を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、請求項１では、図１に示すように、物体通過部と、
物体通過部を通る物体を検出する発光素子５、受光素子
６およびそれらを処理する電気部品７並びに回路配線基
板８を収納するホルダ部を有する装置本体１に、物体通
過部として装置本体１を貫通する球体通過穴２ａを設
け、この球体通過穴２ａの被検球体通過の有無を光学的
に結合された発光素子５および受光素子６によって無接
点で検出して成る光結合装置において、前記発光素子
５、受光素子６およびそれらを処理する電気部品７並び
に回路配線基板８を収納するホルダ部４を有する装置本
体１上の球体通過穴２ａとの配置関係を、前記発光素子
５の光軸１１が、前記球体通過穴２ａを発光点５ａから
二等分する線１２に対して受光素子６側に偏るように配
置して成ることを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２では図５に示すように、請
求項１構成の光結合装置の装置本体１の球体通過穴２ａ
の発光素子５側および受光素子６側内壁面を、該球体通
過穴２ａの円形内壁と被検球体１０が接した状態におい
て凹状空間Ａを有する形状にしたことを特徴とするもの
である。また、請求項３では図６に示すように、ホルダ
部４の発光素子５をパルス駆動により発光させるととも
に、発光素子５のパルス駆動と同期して受光素子６の受
光動作を行わせ、球体通過穴２ａを通る被検球体を検出
する光変調回路を設けたものである。

【０００８】さらに請求項４では、図１に示す球体通過
穴２ａを有するホルダを遮光性で導電性の材料で構成
し、前記回路配線基板８のＧＮＤパターンへ接続または
近接させ、かつ前記発光素子５、受光素子６、電気部品
７および回路配線基板８搭載面側を絶縁性の裏ブタ９で
覆うように構成したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】以上のように構成することで、請求項１の光結
合装置によれば光透過式の装置のようにオプティカルガ
イドを用いることなく装置の小型化が図れる。したがっ
て、オプテカルガイド使用による光減衰が無くなり、受
光素子のトータル受光量が大となり感度が高まる。ま
た、高価なオプティカルガイドが不要となるので、製造
コストの低減が可能である。さらにまた、光学的な検知
なので電磁ノイズの影響を受け難く、連続玉の検出が可
能である。また、請求項２の光結合装置は、上述した請
求項１の光結合装置の作用に加えて、装置本体に形成し
た球体通過穴の発光素子側および受光素子側の内面を、
球体通過穴の内面と被検球体が接したときでも凹状空間
を有するため、被検球体面から反射した光は有効に受光
素子に取り込むことができる。

【００１０】また、請求項３の光結合装置によれば、請
求項１の光結合装置の作用の他に、さらに受光素子は外
乱光の影響を受けない検知を行うことができる。さら
に、請求項４の光結合装置は装置本体を遮光性の導電性
材料で構成し、ホルダ部を覆う裏ブタを絶縁性材料で構
成しているため、静電気を帯びた被検球体（例えばパチ
ンコ玉）の帯電は接地されやすく、さらにホルダ部に搭
載・収納された電気部品は周囲に生じた静電気から絶縁
され、ホルダ部内の電気部品を保護している。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の光結合装置
の代表的な実施例について説明する。以下に示す実施例
の説明では、図８および図９に示す従来技術の光結合装
置と同一の機能部材については同一符号を付して説明す
ることとする。図１（ａ）は、この発明の一実施例にか
かる光結合装置の装置本体の概略構成を示す平面図であ
り、図１（ｂ）は裏ブタの構成を示す平面図である。本
実施例の光結合装置の装置本体１は物体通過部と発光素
子、検出素子類を保持するホルダ部４、とから成ってお
り、物体通過部には装置本体１を貫通するように球体通
過穴２ａが設けられ、ホルダ部４には球体通過穴２ａを
間に挾んで発光素子５と受光素子６が対向配置され、こ
の発光素子５を発光させるための電力供給、および受光
素子６で検出した信号を処理するための電気部品７を搭
載した回路配線基板８が設けられている。さらに、装置
本体１の電気部品搭載面側には上述した発光素子、受光
素子、電気部品７および回路基板を覆うように絶縁性の
裏ブタ９が設けられている（図１（ｂ））。本実施例の
装置本体１のホルダ部４は遮光性で導電性の樹脂で成形
されており、回路配線基板８のＧＮＤパタンと装置本体
１とは一部接触、又は近接配置若しくは接続させること
により被検球体（パチンコ玉）１０が帯びた静電気は導
電性材料を通して放出される。このように、静電気を帯
びた被検球体１０の帯電は接地されやすく、さらにホル
ダ部４に搭載収納された電気部品は周囲に生じた静電気
から絶縁され、ホルダ部４内の電気部品は保護され、高
信頼性が得られる。

【００１２】本実施例の光結合装置の特徴は、図１
（ａ）に示すように、発光素子５の光軸１１が、球体通
過穴２ａを発光素子５上の発光点５ａから二等分する線
１２に対して受光素子６側へ偏るようにホルダ部４上の
発光素子５、受光素子６および球体通過穴２ａの配置関
係を定めたことにある。したがって、球体通過穴２ａに
パチンコ玉１０が有るときは、発光素子５から発せられ
た光がパチンコ玉１０に入射し、その表面で反射された
のち、受光素子６側に進み、プリズム１３によって進行
路をプリズム１３の下面に設置した受光素子６側に変
え、受光素子６で入射光を検知する結果、「玉有り」の
判断をすることができる。また、図２に示すように球体
通過穴２ａに被検球体が無いときは、受光素子６に到達
する反射光が存在しないので、「玉無し」と判断され
る。

【００１３】さらに、図３に示すように、玉（１０−
１）、（１０−２）と連続してパチンコ玉が球体通過穴
２ａを通るときは、球体通過穴２ａ内で連玉（１０−
１）、（１０−２）の隙間を通り、「玉無し」の判断が
なされる。この時の光路は、発光素子５の光軸１１が、
連玉（１０−１）、（１０−２）の間の隙を通るように
発光点５ａから球体通過穴２ａを二等分する線１２より
も受光素子６側に偏るように配置されている必要があ
る。本実施例による光結合装置は、以上のよう従来の光
透過式の装置のようにオプティカルガイドを用いること
なく、装置の小型化が図れる。したがって、オプティカ
ルガイド使用による光減衰が無くなり、受光素子のトー
タル受光量が大となり感度が高まる。また、高価なオプ
ティカルガイドが不要となるので、製造コストを低減す
ることが可能である。さらにまた、光学的な検知なの
で、電磁ノイズの影響を受け難く、連続玉の検出が可能
である。

【００１４】上述した実施例における装置本体１に設け
られた物体通過部としての球体通過穴２ａは、横断面形
状が、円形より、発光素子５側および受光素子６側に引
延され歪んだ卵形のものを代表例として説明してきた
が、本発明の光結合装置はこのような断面形状をもつ球
体通過穴２ａを有するものに限られるものではなく、図
４（ａ）および（ｂ）に示すように横断面形状が円形
状、多角形状のものでもよい。また、図５（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すように、球体通過穴２ａの内壁面
と球体が接したときに、球体表面と球体通過穴内壁面と
の間に凹状空間Ａができるような横断形状をもつ球体通
過穴２ａを設ける必要がある（図５（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の斜線部を参照のこと）。このような構造をとる
ことにより、被検球体面から反射した光は有効に、受光
素子６側に取り込むことができる。

【００１５】また、発光素子側および受光素子側にそれ
ぞれ投光窓１４および受光窓１５を備えたプリズム１６
を透光性樹脂材料で成形したものを使用しホルダ部４の
回路配線基板８上に貼り合せ又は嵌合等の手法で取り付
けるか、ホルダ４との間の取り付け位置精度を高めるた
め、２色成形にてホルダ４と同時成形して作製してもよ
い。また、装置本体の裏ブタ９は、絶縁性の樹脂で作製
し、受光素子５の電気リード線やプリント配線の回路パ
ターン形成面（電気部品搭載面）側を覆うようにしてホ
ルダ４に嵌合させることにより、収納電気部品７は、外
部の静電気から保護することができる。

【００１６】また、本実施例の光結合装置に、例えば、
図６に示すような回路構成の光変調回路を設けて発光素
子と受光素子を同期作動させるように構成してもよい。
図６の光変調回路１７は、パルス信号を発生する信号発
振器２０と、信号発振器２０に発生したパルス信号を受
け発光素子５に順方向に電流を送るトランジスタ回路２
１と、球体通過穴２ａ（図６には図示せず）を通る披検
球体１０から反射される光を受光する受光素子６と受光
素子６に発生する電流を増幅し、基準電圧（図示せず）
と比較し、前記信号発生器２０から発生されるパルス信
号との同期の有無を検出する同期検出回路２２と、同期
検出回路２２において検出された同期検出信号を復調す
る復調回路２３と、復調回路２３で復調された同期信号
より被検球体の有無を出力するトランジスタ回路２４と
を有している。以上の回路構成をとることにより、外乱
光の影響を受けない検知が可能となる。また、発光素子
５の配置をアセンブリを簡単にするため、図７に示すよ
うにプリズム１６を介して発光素子５の光軸１１を受光
素子６側に寄せることも可能であり、この場合発光素子
５の発光点５ａはプリズム１６上の反射点５′ａ上にあ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の光結合装置によれば、発光素子の光軸が、装置本体
の球体通過穴を発光点から二等分する線に対して受光素
子側に偏らせて配置した発光素子、受光素子および球体
通過穴を配置した構成にしているために反射式の球体検
出光結合装置の実現が可能になり、高価なオプティカル
ガイドも不要で装置の小型化が可能である。また、請求
項２では球体通過穴の横断面形状を、発光素子側および
受光素子側において球体通過穴内面と被検球体が接した
ときでも凹状空間が形成されているために、発光素子側
から投射された光が被検球体面上で反射され、受光素子
へ入射するための光路が確保できる。

【００１８】また、請求項３の光結合装置によれば、発
光素子をパルス駆動して発光させると共に、このパルス
駆動と同期して、受光素子の受光を行わせるから、外乱
光の影響を受けない検知が可能である さらに、請求項４の光結合装置によれば、装置本体を遮
光性で導電性材料で構成すると共に、発光素子、受光素
子、電気部品および配線基板を設けたホルダ部を絶縁性
の裏ブタで覆う構造にしているため、静電気を帯びた被
検球体の帯電は接地され、かつ、ホルダ部内に搭載収納
された電気部品は周囲の静電気から絶縁されるので、外
部から受ける電磁ノイズの影響をなくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はこの発明の一実施例の光結合
装置の装置本体の概略構成を示す平面図および裏ブタの
構成を示す平面図である。

【図２】図１に示す光結合装置の球体通過穴を通る被検
球体がないときの発光素子から投射された光の光路を示
す要部平面図である。

【図３】図１に示す光結合装置の球体通過穴中を連玉が
通るときの発光素子から投射された光の進行路を示す要
部平面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１に示す光結合
装置の球体通過穴の形状（横断面形状）を円形および多
角形状にしたときの穴内を通る被検球体との間の空間を
示す横断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１に示す
光結合装置の球体通過穴内面が被検球体と接したときに
凹状空間を有するように形成したときの各種形状の球体
通過穴の横断面図である。

【図６】図１に示す光結合装置の発光素子および受光素
子を同期してパルス駆動させるために回路配線基板上に
形成した光変調回路のブロック図である。

【図７】本発明の光結合装置における球体通過穴を通る
被検球体を検出するための球体通過穴の形状、発光素子
および受光素子における投射構造および受光構造の他の
実施例の構成を示す要部平面図である。

【図８】磁気式による従来の物体検出光結合装置の構成
を示す縦断面図である。

【図９】光透過式による従来の物体検出光結合装置の装
置本体の構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ａ 球体通過穴 ４ ホルダ部 ５ 発光素子 ６ 受光素子 ７ 電気部品 ８ 回路配線基板 ９ 裏ブタ １０ 被検球体（一例、パチンコ玉） １１ 発光素子の光軸 １２ 発光点から球体通過穴を二等分する点を結ぶ線 １７ 光変調回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体通過部と、物体通過部を通る物体を
   検出する発光素子、受光素子およびそれらを処理する電
   気部品並びに回路配線基板を収納するホルダ部を有する
   装置本体に、物体通過部として装置本体を貫通する球体
   通過穴を設け、この球体通過穴の被検球体通過の有無
   を、光学的に結合された発光素子および受光素子によっ
   て無接点で検出して成る球体検出光結合装置において、 前記発光素子、受光素子および球体通過穴との配置関係
   を、前記発光素子が前記通過穴を通過する被検球体から
   の前記発光素子の反射光を受光するように設け、かつ前
   記発光素子の光軸が、前記球体通過穴を発光点から二等
   分する線に対して受光素子側に偏るように配置したこと
   を特徴とする球体検出光結合装置。
2. 【請求項２】 球体通過穴の発光素子側および受光素子
   側内壁面を、該球体通過穴の内壁面と被検球体が接した
   状態において凹状空間を有する形状にしたことを特徴と
   する請求項１記載の球体検出光結合装置。
3. 【請求項３】 ホルダ部の発光素子をパルス駆動により
   発光させるとともに、発光素子のパルス駆動と同期して
   受光素子の受光動作を行わせ、球体通過穴を通る被検球
   体を検出する光変調回路を設けたことを特徴とする請求
   項１記載の球体検出光結合装置。
4. 【請求項４】 球体通過穴を有するホルダを遮光性で導
   電性の材料で構成するとともに、前記回路配線基板のＧ
   ＮＤパターンへ接続させ、かつ前記発光素子、受光素
   子、電気部品および回路配線基板搭載面側を絶縁性の裏
   ブタで覆うように構成したことを特徴とする請求項１記
   載の球体検出光結合装置。