JPH05346344A

JPH05346344A - ファイバ式反射型光センサ

Info

Publication number: JPH05346344A
Application number: JP17928592A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Sakai; 泰誠酒井; Junichi Takagi; 潤一高木; Arata Nakamura; 新中村; Norisada Horie; 教禎堀江
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】投光及び受光用ファイバを平行に配置し、か
つ、光路を偏向することにより、ファイバ固定部の小型
化を図り、狭いスペースでも設置可能とし、また、検出
領域を狭域化することにより、微小物体をも検出可能と
する。【構成】投光用光ファイバ１と受光用光ファイバ２と
を平行に配置し、これらの光ファイバ１，２の端面前方
に、出射光及び検出対象物によって反射される反射光の
光路を偏向するレンズ４を配設する。また、投光、受光
用光ファイバ１，２の端面とレンズ４との間に投光、受
光用レンズ５，６を配設し、更に、投光用光ファイバ１
の出射端面にピンホール７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投光用光ファイバと受
光用光ファイバとを有したファイバ式反射型光センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のファイバ式反射型光センサとして
は、図５に示すように、検出対象物に向けて光を出射す
る投光用光ファイバ２１と前記検出対象物によって反射
された光を受光する受光用光ファイバ２２とを用いて物
体を検出しており、投光用光ファイバ２１と受光用光フ
ァイバ２２とは、図示のように、所定角度（通常９０°
内外）をもってハウジング２３上に固定されている。そ
して、投光用光ファイバ２１の端面近傍にはコリメート
用レンズ２４が配設され、また、受光用光ファイバ２２
の端面近傍には受光レンズ２５が配設されている。

【０００３】このように構成されたファイバ式反射型光
センサにおいて、投光用光ファイバ２１から出射された
光は、コリメート用レンズ２４によってコリメートさ
れ、検出物体に照射される。検出物体からの反射光は、
受光レンズ２５を介して受光用光ファイバ２２に入射さ
れ、これにより物体を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投光用
光ファイバ２１の出射端面がコリメート用レンズ２４の
焦平面に配置されているにもかかわらず、光ファイバの
コア直径が０．２５から１．００ｍｍと大きいため、光
のコリメート性があまり良好ではなく、コリメート用レ
ンズ２４からの出射ビームは相当の広がり角を持つ。ま
た、検出物体からの反射光のうち受光用光ファイバ２２
に入射される光も、投光側と同じ理由により広い角度を
もつことになり、有効開口数（ＮＡ）が相当大きいもの
となる。

【０００５】このため、微小な投光スポットあるいは受
光エリアを実現することができず、図５の交叉ハッチン
グ２６で示すような広い検出領域を有し、微小物体を検
出することが困難となる。また、投光側の光軸と受光側
の光軸とは、限定反射光学系を構成するために、平行で
はなく所定の角度を持って構成されているので、投光用
光ファイバ２１、受光用光ファイバ２２及びこれらを固
定するハウジング２３を含む投受光部全体の容積が大き
くなり、広い設置スペースを必要とする。更に、検出距
離範囲を狭く限定したい場合には、投光側の光軸と受光
側の光軸とのなす角を広く設ける必要があり、このた
め、狭いスペースにおいて検出距離範囲を狭く限定する
ことは不可能である。本発明は、上述した問題を解決す
るもので、投光及び受光用ファイバを平行に配置し、か
つ、光路を偏向することにより、ファイバ固定部の小型
化が図れ、狭いスペースにでも設置可能なファイバ式反
射型光センサを提供することを目的とする。また、本発
明は、検出領域を狭域化することにより、微小物体をも
検出することができるファイバ式反射型光センサを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、検出対象物に向けて光を出射する
投光用光ファイバと前記検出対象物によって反射された
光を受光する受光用光ファイバとを有したファイバ式反
射型光センサにおいて、前記投光用光ファイバと前記受
光用光ファイバとが平行に配置され、それらの少なくと
も一方の端面前方に、前記投光用光ファイバから出射さ
れる出射光または検出対象物によって反射される反射光
のうち、少なくとも一方の光路を偏向する光路偏向素子
を配設したものである。請求項２の発明は、上記におい
て、上記光路偏向素子を集光機能を持ったレンズ素子と
したものである。請求項３の発明は、上記光路偏向素子
をプリズムとしたものである。請求項４の発明は、上記
投光用光ファイバの端面近傍にピンホールが形成されて
いるものである。請求項５の発明は、上記投光用光ファ
イバの端面近傍に投光用レンズを設けたものである。請
求項６の発明は、上記受光用光ファイバの端面近傍にピ
ンホールが形成されているものである。請求項７の発明
は、上記受光用光ファイバの端面近傍に受光用レンズを
設けたものである。

【０００７】

【作用】上記の請求項１、２、３の構成によれば、投光
用光ファイバから出射される出射光または検出対象物に
よって反射される反射光のうち、少なくとも一方の光路
が光路偏向素子（請求項２ではレンズ素子、請求項３で
はプリズム）により偏向される。これにより、投光用光
ファイバから出射された光による検出対象物からの反射
光は、受光用光ファイバに入射される。そして、両ファ
イバは平行に配置できるので、ファイバ固定部を小さく
することができる。請求項４の構成によれば、上記作用
に加えて、投光用光ファイバから出射された光は、ピン
ホールによりその出射投光範囲が小さく限定され、微小
な投光スポットを実現できる。請求項５の構成によれ
ば、投光用光ファイバから出射された光は、投光用レン
ズによりコリメートされ、コリメート性を向上すること
ができる。請求項６の構成によれば、検出対象物によっ
て反射された反射光は、ピンホールによりその入射受光
範囲が小さく限定され、微小な受光エリアを実現でき
る。請求項７の構成によれば、検出対象物によって反射
された反射光は、受光用レンズによりコリメート性を向
上することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した第１及至第４実施
例について図面を参照して説明する。図１及至図４はフ
ァイバ式反射型光センサの構成を示した断面図である。
まず、第１実施例について図１を参照して説明する。投
光用光ファイバ１と受光用光ファイバ２とが平行にハウ
ジング３上に配置されており、これらの光ファイバ１，
２の端面前方には、投光用光ファイバ１から出射される
出射光及び検出対象物によって反射される反射光の光路
を偏向する光路偏向素子としてレンズ４が配設されてい
る。また、投光用光ファイバ１の端面とレンズ４との間
には投光用レンズ５が配設され、受光用光ファイバ２の
端面とレンズ４との間には受光用レンズ６が配設されて
いる。更に、投光用光ファイバ１の出射端面（投光用レ
ンズ５の焦平面）にはピンホール７が形成されている。

【０００９】上記構成において、投光用光ファイバ１か
ら出射された光は、ピンホール７によりその出射光量は
従来より減少するが、投光用レンズ５によってコリメー
トされ、コリメート性は向上する。投光用レンズ５から
のコリメートビームは、レンズ４により所定の角度をも
って光路変換され、レンズ４の光軸上に集光される。検
出対象物によって反射された反射光は、レンズ４により
所定の角度をもって光路変換され、受光用光ファイバ２
に入射される。

【００１０】本構成によれば、受光側の有効開口数（Ｎ
Ａ）はあまり変わらないものの、投光範囲が小さく限定
されるために、検出範囲は図１の交叉ハッチング８で示
されるような狭い範囲となり、従って、微小物体の検出
が可能となる。また、投光用光ファイバ１から出射され
る出射光及び検出対象物によって反射される反射光の光
路を偏向するレンズ４を設けたので、投光用光ファイバ
１と受光用光ファイバ２とは平行に配置でき、ハウジン
グ３を含む投受光部全体の容積が小さくなり、狭いスペ
ースにも設置が可能となる。又、全体形状を大きくする
ことなく、検出距離範囲を狭く制限することも、レンズ
４の焦点距離を適宜に設定することで容易に可能とな
る。

【００１１】次に、第２実施例について図２を参照して
説明する。本実施例では、第１実施例の構成に加えて、
受光用光ファイバ２の端面（受光レンズ６の焦平面）に
もピンホール９が形成されている。これにより、受光側
の有効開口数（ＮＡ）も小さく制限されることになるの
で、検出範囲は交点８のみとなり、従って、更に微小な
物体の検出が可能となる。また、検出距離範囲は極めて
狭い範囲に制限することができる。

【００１２】次に、第３実施例について図３を参照して
説明する。本実施例では、第１実施例の構成において、
レンズ４ａの光軸が投光用光ファイバ１の光軸と一致す
るように配設されている。このため、受光用光ファイバ
２には検出物体からの正反射光は入光せず、散乱成分の
みが入光する。これにより、表面が正反射特性を有した
透明シートによりカバーされた物体上に印された微小マ
ーク等を検出する場合に、特に有効となる。

【００１３】次に、第４実施例について図４を参照して
説明する。本実施例では、第１実施例の構成におけるレ
ンズ４の代わりにプリズム１０を配備したものである。
この実施例において、投光用レンズ５からのコリメート
ビームはプリズム１０によって光路が偏向されることな
く直進する。これにより、検出範囲が上記第３実施例と
異なる以外は同等の機能を有する。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、投光用光
ファイバと受光用光ファイバのうち少なくとも一方の端
面前方に、出射光または検出対象物によって反射される
反射光のうち、少なくとも一方の光路を偏向する光路偏
向素子を設けたので、投光用光ファイバと受光用光ファ
イバとを平行に配置することができる。これにより、光
ファイバ固定部が小さくなり、センサヘッドの小型化が
実現でき、狭いスペースにも設置が可能となる。

【００１５】また、投光用光ファイバの端面近傍に、ピ
ンホールを設けることにより投光用光ファイバからの投
光範囲が狭く制限され、また、投光用レンズを設けるこ
とにより投光用光ファイバから出射される光がコリメー
トされる。同様に、受光用光ファイバの端面近傍に、ピ
ンホールや受光用レンズを設けることにより、反射光の
受光範囲が狭く制限され、有効開口数（ＮＡ）を小さく
限定し、微小な投光スポットあるいは受光エリアを実現
することができ、これにより、微小物体の検出が可能と
なる。更に、従来のように、投、受光用光ファイバを所
定の角度をなすように配置する必要がないので、小さな
センサヘッドでもって、検出距離範囲を狭く限定するこ
とも容易に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるファイバ式反射型光
センサの構成を示した断面図である。

【図２】本発明の第２実施例によるファイバ式反射型光
センサの構成を示した断面図である。

【図３】本発明の第３実施例によるファイバ式反射型光
センサの構成を示した断面図である。

【図４】本発明の第４実施例によるファイバ式反射型光
センサの構成を示した断面図である。

【図５】従来例によるファイバ式反射型光センサの構成
を示した断面図である。

【符号の説明】

１投光用光ファイバ２受光用光ファイバ４レンズ４ａレンズ５投光用レンズ６受光用レンズ７ピンホール９ピンホール１０プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀江教禎京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出対象物に向けて光を出射する投光用
光ファイバと前記検出対象物によって反射された光を受
光する受光用光ファイバとを有したファイバ式反射型光
センサにおいて、前記投光用光ファイバと前記受光用光
ファイバとが平行に配置され、それらの少なくとも一方
の端面前方に、前記投光用光ファイバから出射される出
射光または検出対象物によって反射される反射光のう
ち、少なくとも一方の光路を偏向する光路偏向素子を配
設したことを特徴とするファイバ式反射型光センサ。
【請求項２】上記光路偏向素子は集光機能を持ったレ
ンズ素子であることを特徴とする請求項１に記載のファ
イバ式反射型光センサ。
【請求項３】上記光路偏向素子はプリズムであること
を特徴とする請求項１に記載のファイバ式反射型光セン
サ。
【請求項４】上記投光用光ファイバの端面近傍にピン
ホールが形成されていることを特徴とする請求項１、２
または３に記載のファイバ式反射型光センサ。
【請求項５】上記投光用光ファイバの端面近傍に投光
用レンズを設けたことを特徴とする請求項１、２、３ま
たは４に記載のファイバ式反射型光センサ。
【請求項６】上記受光用光ファイバの端面近傍にピン
ホールが形成されていることを特徴とする請求項１、
２、３、４または５に記載のファイバ式反射型光セン
サ。
【請求項７】上記受光用光ファイバの端面近傍に受光
用レンズを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、
４、５または６に記載のファイバ式反射型光センサ。