JPH06843Y2 - 反射型光センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、バーコード読取器の読取センサなどとして
用いられる反射型光センサに関する。

「従来の技術」 バーコード読取器の読取センサなどとして用いられる反
射型光センサは、従来、第５図に示すように、ケース３
１の一端側の互いに光学系全体の中心軸３２に対して反
対側の中心軸３２に対して等しい傾斜角の位置に発光素
子３３および受光素子３４が配され、中心軸３２上にお
いてケース３１の他端側の先端位置に集光用凸レンズと
してボールレンズ３５が配され、ケース３１の中央位置
に発光素子３３から発した光をボールレンズ３５に導く
とともに、外部の照光面で反射してボールレンズ３５を
通った光を受光素子３４に導く光ガイド３６が配され、
光ガイド３６のボールレンズ３５側の端面３６ａからボ
ールレンズ３５までの距離を端面３６ａの径やボールレ
ンズ３５の径などとの関係で所定距離にするように、端
面３６ａとボールレンズ３５との間においてケース３１
に空間部３７が形成され、光ガイド３６に導かれて端面
３６ａを出た光のうちの中心軸３２から大きく離れたも
のがボールレンズ３５に入射するのを阻止するととも
に、外部からボールレンズ３５に入射した光のうちの中
心軸３２から大きく離れたものが端面３６ａに入射する
のを阻止するために、空間部３７のボールレンズ３５側
においてケース３１にスリット３８が形成された構成に
なっており、発光素子３３から発した光が光ガイド３６
に導かれて第６図の光線４１，４２および４３などで示
すように端面３６ａから空間部３７およびボールレンズ
３５を通ってバーコード面などの照光面に入射し、照光
面で反射した光が第６図の光線４４，４５および４６な
どで示すようにボールレンズ３５および空間部３７を通
って端面３６ａから光ガイド３６に導かれて受光素子３
４に入射する。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、上述した従来の反射型光センサにおいて
は、発光素子３３から発して照光面に入射する照光系の
光が光ガイド３６のボールレンズ３５側の端面３６ａか
ら空間部３７を通るとともに、照光面で反射して受光素
子３４に入射する受光系の光が空間部３７を通って端面
３６ａに入射するので、照光系の発光素子３３から端面
３６ａまでの部分の光軸４２ａ上を通って端面３６ａで
屈折した第６図に示す光線４２、および受光系の端面３
６ａで屈折して端面３６ａから受光素子３４までの部分
の光軸４５ａ上を通る第６図に示す光線４５の、それぞ
れ光学系全体の中心軸３２に対してなす角θ_０が大きな
角になるように、照光系の光が中心軸３２に対して大き
く偏芯してボールレンズ３５に入射するとともに、受光
系の光が中心軸３２に対して大きく偏芯して端面３６ａ
に入射する。

そのため、従来の反射型光センサにおいては、照光面が
第６図の照光面４７ａで示すようにボールレンズ３５に
対して近接した位置にあるときには、第７図に示すよう
に、照光面４７ａ上の照光エリア４８ａと受光素子３４
で受光可能な照光面４７ａ上の反射エリア４９ａが大き
くずれて、両者の重なり合う実際に受光素子３４で受光
される照光面４７ａ上の斜線を付して示す照光反射エリ
アの割合が少なくなり、受光素子３４での受光量が少な
くなって、受光素子３４から得られる電気信号のレベル
が小さくなり、照光面かが第６図の照光面４７ｂで示す
ようにボールレンズ３５に対して離れた位置にあるとき
には、第８図に示すように、照光面４７ｂ上の照光エリ
ア４８ｂと受光素子３４で受光可能な照光面４７ｂ上の
反射エリア４９ｂがほとんどずれないで、両者の重なり
合う実際に受光素子３４で受光される照光面４７ｂ上の
斜線を付して示す照光反射エリアの割合が大きくなり、
受光素子３４での受光量が多くなって、受光素子３４か
ら得られる電気信号のレベルが大きくなる、というよう
に、ボールレンズ３５と照光面との距離に応じて受光素
子３４での受光量、したがって受光素子３４から得られ
る電気信号のレベルが大きく変化し、その電気信号を処
理するバーコード読取器などでの信号処理回路が複雑に
なる不都合がある。

そこで、この考案は、発光素子および受光素子と集光用
凸レンズと光ガイドとを備える反射型光センサにおい
て、受光素子での受光量、したがって受光素子から得ら
れる電気信号のレベルが集光用凸レンズと照光面との距
離に対して従来に比べて変化の小さい多大なものとな
り、その電気信号を処理する信号処理回路を簡単にする
ことができるようにしたものである。

「課題を解決するための手段」 この考案においては、光ガイドと集光用凸レンズとの間
に光ガイドの集光用凸レンズ側の端面に近接させて光路
補正用凸レンズを配する。

「作用」 上記のように構成された、この考案の反射型光センサに
おいては、照光系の光が光ガイドの集光用凸レンズ側の
端面で屈折した直後に光路補正用凸レンズの上記の端面
側の凸面でさらに屈折するとともに、受光系の光が光路
補正用凸レンズの上記の凸面で屈折した直後に上記の端
面でさらに屈折するので、照光系の発光素子から上記の
端面までの部分の光軸上を通って上記の端面および上記
の凸面で屈折した光線、および受光系の上記の凸面およ
び上記の端面で屈折して上記の端面から受光素子までの
部分の光軸上を通る光線の、それぞれ光学系全体の中心
軸に対してなす角が光路補正用凸レンズがない場合の同
様の角に比べて小さくなるように、照光系の光が光学系
全体の中心軸に対してそれほど偏芯しないで集光用凸レ
ンズに入射するとともに、受光系の光が光学系全体の中
心軸に対してそれほど偏芯しないで上記の端面に入射す
る。

したがって、照光面が集光用凸レンズに対して近接した
位置にあるときにも、集光用凸レンズに対して離れた位
置にあるときにも、照光面上の照光エリアと受光素子で
受光可能な照光面上の反射エリアがほとんどずれない
で、両者の重なり合う実際に受光素子で受光される照光
面上の照光反射エリアの割合が大きくなり、受光素子で
の受光量が多くなって、受光素子から得られる電気信号
のレベルが大きくなり、受光素子での受光量、したがっ
て受光素子から得られる電気信号のレベルが集光用凸レ
ンズと照光面との距離に対して従来に比べて変化の小さ
い多大なものとなって、その電気信号を処理する信号処
理回路を簡単にすることができる。

「実施例」 第１図は、この考案の反射型光センサの一例を示す。

この例の反射型光センサは、プラスチックなどにより形
成されたケース１１の一端側の互いに光学系全体の中心
軸１２に対して反対側の中心軸１２に対して等しい傾斜
角の位置に発光ダイオードなどの発光素子１３およびフ
ォトトランジスタやフォトダイオードなどの受光素子１
４が配され、中心軸１２上においてケース１１の他端側
の先端位置に集光用凸レンズとしてガラスや透明なポリ
カーボネイトなどにより形成されたボールレンズ１５が
配され、ケース１１の中央位置に発光素子１３から発し
た光をボールレンズ１５に導くとともに、外部の照光面
で反射してボールレンズ１５を通った光を受光素子１４
に導く透明なポリカーボネイトなどにより形成された光
ガイド１６が配され、光ガイド１６のボールレンズ１５
側の端面１６ａからボールレンズ１５までの距離を端面
１６ａの径やボールレンズ１５の径などとの関係で所定
距離にするように、端面１６ａとボールレンズ１５との
間においてケース１１に空間部１７が形成され、光ガイ
ド１６に導かれて端面１６ａを出た光のうちの中心軸１
２から大きく離れたものがボールレンズ１５に入射する
のを阻止するとともに、外部からボールレンズ１５に入
射した光のうちの中心軸１２から大きく離れたものが端
面１６ａに入射するのを阻止するために、空間部１７の
ボールレンズ１５側においてケース１１にスリット１８
が形成されるが、特に光ガイド１６とボールレンズ１５
との間の空間部１７に端面１６ａに近接して光路補正用
凸レンズとしてガラスや透明なポリカーボネイトなどに
より形成されたボールレンズ１９が配され、発光素子１
３から発した光が光ガイド１６に導かれて第２図の光線
２１，２２および２３などで示すように端面１６ａから
ボールレンズ１９および１５を通ってバーコード面など
の照光面に入射し、照光面で反射した光が第２図の光線
２４，２５および２６などで示すようにボールレンズ１
５および１９を通って端面１６ａから光ガイド１６に導
かれて受光素子１４に入射する。

この場合、発光素子１３から発して照光面に入射する照
光系の光は端面１６ａで屈折した直後にボールレンズ１
９の端面１６ａ側の凸面１９ａでさらに屈折するととも
に、照光面で反射して受光素子１４に入射する受光系の
光は凸面１９ａで屈折した直後に端面１６ａでさらに屈
折するので、照光系の発光素子１３から端面１６ａまで
の部分の光軸２２ａ上を通って端面１６ａおよび凸面１
９ａで屈折した光線２２、および受光系の凸面１９ａお
よび端面１６ａで屈折して端面１６ａから受光素子１４
までの部分の光軸２５ａ上を通る光線２５の、それぞれ
光学系全体の中心軸１２に対してなす角θ_１がボールレ
ンズ１９がない場合の同様の角θ_０に比べて小さくなる
ように、照光系の光は中心軸１２に対してそれほど偏芯
しないでボールレンズ１５に入射するとともに、受光系
の光は中心軸１２に対してそれほど偏芯しないで端面１
６ａに入射する。

したがって、照光面が第２図の照光面２７ａで示すよう
にボールレンズ１５に対して近接した位置にあるときに
は第３図に示すように、照光面が第２図の照光面２７ｂ
で示すようにボールレンズ１５に対して離れた位置にあ
るときには第４図に示すように、それぞれ、照光面２７
ａ，２７ｂ上の照光エリア２８ａ，２８ｂと受光素子１
４で受光可能な照光面２７ａ，２７ｂ上の反射エリア２
９ａ，２９ｂがほとんどずれないで、両者の重なり合う
実際に受光素子１４で受光される照光面２７ａ，２７ｂ
上の斜線を付して示す照光反射エリアの割合が大きくな
り、受光素子１４での受光量が多くなって、受光素子１
４から得られる電気信号のレベルが大きくなり、受光素
子１４での受光量、したがって受光素子１４から得られ
る電気信号のレベルがボールレンズ１５と照光面との距
離に対して従来に比べて変化の小さい多大なものとなっ
て、その電気信号を処理するバーコード読取器などでの
信号処理回路を簡単にすることができる。

なお、この場合、ボールレンズ１９によって照光系およ
び受光系の光の光ガイド１６の端面１６ａよりボールレ
ンズ１５側での中心軸１２に対して垂直な方向への拡が
り範囲が小さくなり、ボールレンズ１５を通る光の量が
増加することによっても、受光素子１４での受光量が多
くなり、受光素子１４から得られる電気信号のレベルが
大きくなる。

光路補正用凸レンズおよび集光用凸レンズとしては、そ
れぞれ両端が凸面にされた円柱状のものを用いてもよ
い。また、光路補正用凸レンズは、ケース１１の内面で
軽く圧することによって、もしくは光路補正用凸レンズ
とケース１１に互いに係合する凸部と凹部を形成して両
者を係合させることによって、または接着剤によりケー
ス１１に取り付けることによって、ケース１１に固定す
ることができる。

「考案の効果」 上述したように、この考案によれば、光ガイドと集光用
凸レンズとの間に光ガイドの集光用凸レンズ側の端面に
近接させて光路補正用凸レンズを配することによって、
受光素子での受光量、したがって受光素子から得られる
電気信号のレベルが集光用凸レンズと照光面との距離に
対して従来に比べて変化の小さい多大なものとなり、そ
の電気信号を処理する信号処理回路を簡単にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の反射型光センサの一例を示す断面
図、第２図はその照光系および受光系の光路を示す図、
第３図および第４図はその照光面上における照光エリア
と反射エリアの関係を示す図、第５図は従来の反射型光
センサの一例を示す断面図、第６図はその照光系および
受光系の光路を示す図、第７図および第８図はその照光
面上における照光エリアと反射エリアの関係を示す図で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケースと、 このケースの一端側の互いに光学系全体の中心軸に対し
   て反対側の位置に配された発光素子および受光素子と、 上記中心軸上において上記ケースの他端側の先端位置に
   配された集光用凸レンズと、 上記ケースの中央位置に配され、上記発光素子から発し
   た光を上記集光用凸レンズに導くとともに、外部の照光
   面で反射して上記集光用凸レンズを通った光を上記受光
   素子に導く光ガイドと、 この光ガイドと上記集光用凸レンズとの間において上記
   光ガイドの上記集光用凸レンズ側の端面に近接して配さ
   れた光路補正用凸レンズと、 を備える反射型光センサ。