JPH065168A - 回帰反射形光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指向角や動作領域の拡張、光軸調整の容易
性、安定な検出動作を実現できる回帰反射形光電スイッ
チを提供することである。 【構成】 光を放射する投光素子１と、投光素子１から
の光をほぼ平行光線にする投光用レンズ２と、この平行
光を反射する回帰反射板６（図４参照）と、回帰反射板
６からの反射光を集光する受光用レンズ３と、集光を通
すスリット７を有するスリット部材４と、スリット７を
通過した光を受光する受光素子５とを備え、スリット７
は、鉛直方向に長く、水平方向に短い開口幅を持つ形状
である。 【作用】 回帰反射板６からの反射光と、それ以外から
の反射光との分離能力が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の検出等に使用さ
れる回帰反射形光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の検出等に使用される回帰反射形光
電スイッチは、その光学系に係る構成要素を示す図１０
から分かるように、光を放射する投光素子（例えば発光
ダイオード）１と、投光素子１からの光をほぼ平行光線
にするための投光用レンズ２と、この平行光を反射する
回帰反射板（図１０には図示せず）と、回帰反射板から
の反射光を集光するための受光用レンズ３と、集光を通
すスリット９を有するスリット部材４と、スリット部材
４のスリット９を通過した光を受光する受光素子（例え
ばホトダイオード）５とを備えるのが一般的である。

【０００３】このような光電スイッチでは、通常は投光
素子１と受光素子５は１つのケース内に収容されてお
り、このケースから適切な距離を置いて回帰反射板が対
向配置される。そして、投光素子１から出射した光が回
帰反射板で反射されて受光素子５に入射し、ケースと回
帰反射板との間を物体が通過すると、物体により光が遮
られ、物体の存在が検知される。

【０００４】ところが、例えば白紙のように物体表面の
光反射率が高い場合、その物体がケース（即ち投光素子
１と受光素子５）の間近に在ると、その物体からの拡散
反射光が受光素子５に入射して光電スイッチが誤動作す
ることがあるため、これの対策としてスリット部材４に
は円形のスリット９が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回帰反
射板からの反射光と回帰反射板以外（物体）からの反射
光とを円形スリット９で区別しようとすると、スリット
９の直径を０．６〜１ｍｍ程度と相当小さくする必要が
ある。このため、受光素子５で検知できる受光エリアが
小さい領域に限定されてしまい、結果的に光電スイッチ
の指向角や動作領域が狭くなる。又、スリット９が微小
であると、光電スイッチの設定に際して光軸の調整が難
しくなるばかりか、振動等で光軸ずれが生じて検出動作
が不安定になる等の問題もある。

【０００６】従って、本発明は、上記問題点に着目して
なされたもので、指向角や動作領域の拡張、光軸調整の
容易性、安定な検出動作を実現できる回帰反射形光電ス
イッチを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の回帰反射形光電スイッチは、スリット部材
を備えた光電スイッチにおいて、スリット部材のスリッ
トが、鉛直方向に長く、水平方向に短い開口幅を持つ形
状であることを特徴とするものであり、この特定形状の
スリットによって、回帰反射板からの反射光と回帰反射
板以外（物体）からの反射光との分離効率が良くなり、
指向角や動作領域の拡張、光軸調整の容易性、安定な検
出動作が実現される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の回帰反射形光電スイッチを実
施例に基づいて説明する。その一例に係る光電スイッチ
の光学系の構成要素を図１に示す。但し、この構成は、
スリット部材のスリット以外は基本的に従来のものと変
わりなく、同じ要素には図１０と同一符号を付してあ
る。

【０００９】即ち、光電スイッチは、１つのケース内に
収容された投光素子（例えば発光ダイオード）１及び受
光素子（例えばホトダイオード）５と、平行光線を得る
ための投光用レンズ２と、ケースから適度の距離を置い
て対向配置され、平行光を反射する回帰反射板（図１に
は図示せず）と、反射光を集光するための受光用レンズ
３と、集光を通すスリット７を有するスリット部材４と
を備える。

【００１０】本発明の特徴であるスリット部材４のスリ
ット７は、図１から分かるように、鉛直方向（図面の上
下方向）に長く、水平方向（図面の左右方向）に短い開
口幅を持つ形状である。スリット７を図示のような形状
にすることで、回帰反射板とそれ以外（物体）からの反
射光に対する分離能力が高まる訳であるが、このことを
従来の円形スリットと比較しながら原理的に説明する。

【００１１】まず図４は、図１に示したような光電スイ
ッチの光学系を示す。前述したように、投光素子１から
出射された光は投光用レンズ２を経て回帰反射板６で反
射され、反射光は受光用レンズ３を介してスリット部材
４のスリット２０を通過し、受光素子５で受光されて電
気信号に変換される。投光用及び受光用レンズ２，３と
回帰反射板６との距離Ｌは実際には十分大きいため、受
光用レンズ３に戻って来る反射光はほぼ平行光とみなせ
る。戻って来た平行光は受光用レンズ３で集光され、ス
リット部材４のスリット２０を通り、ほぼ全部の光が受
光素子５に達する。

【００１２】投光用及び受光用レンズ２，３と回帰反射
板６との間に物体が存在しない場合で、スリット部材４
のスリットが円形であると、図６に示すように回帰反射
板６からの反射光は円形スリット９の斜線領域Ａに集光
され、反射光の全てがスリット９を通過する。ここで、
図５に示すように、投光用及び受光用レンズ２，３と回
帰反射板６との間を物体１０が通過すると、物体１０の
表面で拡散反射された光は発散光として受光用レンズ３
に帰って来る。このため、発散光は受光用レンズ３で殆
ど集光されず、スリット２０からずれた位置（スリット
部材４の表面）に照射される結果、発散光の極一部しか
受光素子５に到達しない。これにより、物体１０の存在
が検知されることになる。従って、物体検知の誤動作を
防ぐには、不要な発散光が受光素子５に届かないように
スリット２０でもって発散光をできるだけ除外すること
が重要となる。

【００１３】スリットの形状が円形である場合、図７に
おいて発散光はスリット部材４の円形スリット９からず
れた位置（斜線領域Ｂ）に当たることになる。発散光を
可能な限り遮断することからすると、スリット９を大き
くするほど発散光が受光素子５に届いてしまうので、前
記のようにスリット９の直径は精精１ｍｍが限度であ
る。

【００１４】ところで、図８において、振動等によって
回帰反射板６が投光素子１及び受光素子５の光軸からず
れた場合、回帰反射板６からの反射光は、図９に示すよ
うに円形スリット９からずれた斜線領域Ａに当たってし
まう。これだと、正確な物体検知を行うことができず、
検出動作が不安定になる。これに対して、上記円形スリ
ット９に代えて図１に示す如き形状のスリット７を採用
すれば、光軸が多少ずれても、図２に示すように回帰反
射板６からの反射光は斜線領域Ａに集光され、スリット
７を通過する。一方、物体１０からの発散光は斜線領域
Ｂに照射され、スリット７を通過する光は極一部であ
る。勿論、光軸がずれていない場合、回帰反射板６から
の反射光はスリット７の中心に集光される。従って、ス
リット７の開口面積が増えたことにより、検出可能な受
光エリアが広くなり、光電スイッチの指向角及び動作領
域が拡張される。しかも、多少の光軸ずれは検出には支
障を来さないため、光軸調整が簡単になり、安定した検
出動作が行われる。

【００１５】スリット部材４のスリットの別形状を図３
に示す。ここに示すスリット８は、水平方向の一方側
（図面では左側）の開口幅を広くした形状であり、全体
として半円形を呈する。このスリット８は前記スリット
７よりも更に広い開口面積を持ち、指向角及び動作領域
が一層広くなる。作用的には、前記スリット７と同様
に、不要な発散光は殆ど通さないが（斜線領域Ｂ参
照）、回帰反射板６からの反射光は、たとえ光軸が多少
ずれていても確実に通すことができる（斜線領域Ａ参
照）。

【００１６】なお、上記実施例に示したスリットの形状
は、本の一例であり、これ以外にも種々の変形が可能で
ある。例えば、図２に示すスリット形状は鉛直方向に細
長い長方形であってもよいし、図３に示すスリット形状
は横向きの凸状でもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回帰反射
形光電スイッチは、スリット部材のスリットが、鉛直方
向に長く、水平方向に短い開口幅を持つ形状であるた
め、下記の効果を奏する。 （１）回帰反射板からの反射光と回帰反射板以外（物
体）からの反射光との分離効率が良くなり、物体の検出
ゲインを高くしても誤動作が生じない。 （２）スリットの開口面積が増えるため、検出可能な受
光エリアが広くなり、指向角や動作領域を広くすること
ができる。 （３）受光エリアが広くなるため、多少の光軸ずれは問
題とならず、光電スイッチの設定時における光軸調整等
の操作性が良くなる。 （４）多少の光軸ずれは検出に影響しないため、振動等
に対しても安定して検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光電スイッチの光学系
を示す構成斜視図である。

【図２】図１に示す光電スイッチにおいて、スリット部
材のスリットと、回帰反射板及びそれ以外からの反射光
との関係を示す説明図である。

【図３】本発明の光電スイッチにおけるスリット部材の
スリットの別形状を示す図である。

【図４】光電スイッチの光学系を示す模式構成図であ
る。

【図５】図４に示す光学系において物体が存在する時の
光学系を示す模式構成図である。

【図６】従来の光電スイッチにおけるスリット部材のス
リットの形状と、回帰反射板からの反射光との関係を示
す説明図である。

【図７】図６に示すスリット部材において、そのスリッ
トと、回帰反射板以外からの反射光との関係を示す説明
図である。

【図８】回帰反射板が投光素子及び受光素子の光軸から
ずれた場合の光学系を示す模式構成図である。

【図９】図６に示すスリット部材において、回帰反射板
が投光素子及び受光素子の光軸からずれた場合のスリッ
トと回帰反射板からの反射光との関係を示す説明図であ
る。

【図１０】従来例に係る光電スイッチの光学系を示す構
成斜視図である。

【符号の説明】

１ 投光素子 ２ 投光用レンズ ３ 受光用レンズ ４ スリット部材 ５ 受光素子 ６ 回帰反射板 ７，８ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を放射する投光素子と、投光素子からの
   光を反射する回帰反射板と、回帰反射板からの反射光を
   通すスリットを有するスリット部材と、スリット部材の
   スリットを通過した光を受光する受光素子とを備える回
   帰反射形光電スイッチにおいて、 前記スリット部材のスリットは、鉛直方向に長く、水平
   方向に短い開口幅を持つ形状であることを特徴とする回
   帰反射形光電スイッチ。
2. 【請求項２】前記スリット部材のスリットは、水平方向
   の一方側の開口幅を広くした形状であることを特徴とす
   る請求項１記載の回帰反射形光電スイッチ。