JPH07226136A - 反射型光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】検出範囲が広く、小型で安価な反射型光電スイ
ッチを提供する。 【構成】光ファイバ14と、発光素子３と受光素子６とこ
れらの両素子と光ファイバ14とを結合する分岐結合素子
１とからなる投光・受光部12と、検出エリアに光を放射
し被検出物体８からの反射光を受光する投光・受光兼用
レンズ15を有するセンサ部13と、を設け、光ファイバ14
の一方の端面を投光・受光部12の分岐結合素子１と結合
し、光ファイバ14の他方の端面をセンサ部13の投光・受
光兼用レンズ15の焦点位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一定距離以内にある被
検出物体からの反射光を利用する反射型光電スイッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の反射型光電スイッチは、
投光手段から検出エリアに向けて投光された光が被検出
物体によって反射され、この反射光を受光手段にて受光
し、被検出物体からの反射光量の大小によって被検出物
体の有無を判定するものがある。第３図に従来技術によ
る反射型光電スイッチの構成の一例を示す。図３におい
て、発光素子駆動回路２により駆動された発光素子３か
らの光は、投光側光ファイバ10を介して投光レンズ４に
導かれ、投光レンズ４により検出エリアに平行光として
出射される。紙などの拡散反射性をもつ被検出物体８に
発光素子３からの光が照射されると、被検出物体からの
反射光は受光レンズ５により受光側光ファイバ11に集光
され、受光側光ファイバ11を介して受光素子６に入射す
る。

【０００３】この時、受光レンズ５により集光された被
検出物体８からの反射光は、図３に示す被検出物体位置
ａ〜ｅにより、その集光位置を異にする。図３の場合、
被検出物体位置ｂ、ｃにおける反射光は受光レンズ５を
透過後、受光側光ファイバ11に集光され、受光素子６に
入射し増幅器７により光信号から電気信号に変換され
る。この時の電気信号レベルがある一定値以上の場合、
反射型光電スイッチは、スイッチとしてon、またはoff
動作を行う。また、被検出物体位置がａの場合、反射光
は受光レンズ５を透過後、受光側ファイバ１１の下方に
集光され、受光素子６は光を検出せず、被検出物体の有
無を判別できない。同様に被検出物体位置がｄの場合、
反射光は受光側光ファイバの上方に集光され、被検出物
体の有無は判別できない。したがって、このような構成
の場合、反射型光電スイッチの検出範囲はｂ〜ｃとな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバの直径は、
APFファイバ（オールプラスチックファイバ）でφ1m
m、PCF ファイバ（ポリマークラッドファイバ）でφ 20
0μm と小さいため、図３に示された構成の反射型光電
スイッチでは検出範囲が狭くなるという問題がある。ま
た、図３に示された反射型光電スイッチでは、センサ部
13に投光レンズと受光レンズの２枚のレンズが必要であ
り、センサ部が大きくなるという問題がある。さらにま
た、投光・受光部12とセンサ部13間の光の伝送を行うた
めに、投光側光ファイバ10と受光側光ファイバ11との２
本の光ファイバを必要とするため、高価になるという問
題がある。

【０００５】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、検出範
囲が広く、小型で安価な反射型光電スイッチを提供する
ことにある。

【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、本発明の反射型光電スイッチにおいては、光ファイ
バと、発光素子と受光素子とこれらの両素子と光ファイ
バとを結合する分岐結合素子とからなる投光・受光部
と、検出エリアに光を放射し被検出物体からの反射光を
受光する投光・受光兼用レンズを有するセンサ部と、を
備える反射型光電スイッチにおいて、光ファイバの一方
の端面は投光・受光部の分岐結合素子と結合し、光ファ
イバの他方の端面はセンサ部の投光・受光兼用レンズか
らこのレンズの焦点距離だけ離して配置するものとす
る。

【０００７】投光・受光兼用レンズは、この投光・受光
兼用レンズの面頂点における接平面が光ファイバの光軸
の垂直面から傾斜させると好適である。投光・受光兼用
レンズに無反射コートを施すと好適である。

【０００８】

【作用】上記構成により、本発明の反射型光電スイッチ
では、光ファイバ端面を投光・受光兼用レンズからこの
レンズの焦点距離だけ離し、焦点位置は避けて配置し
た。また、光ファイバと発光素子および受光素子との結
合には分岐結合素子を用いた。このような構成をとるこ
とにより、被検出物体位置が変化しても、被検出物体か
らの反射光は光ファイバ端面の同じ位置に集光すること
ができる。このため、反射型光電スイッチとしての被検
出物体の検出範囲を広くすることができる。

【０００９】また、投光・受光兼用レンズの面頂点にお
ける接平面が、光ファイバの光軸の垂直面から傾斜して
いるように配設すると、光ファイバから投光・受光兼用
レンズに向けて出射した光のフレネル反射光が光ファイ
バ端面に結合することを避けることができる。この結
果、より微弱な検出エリアからの被検出物体の反射光を
受光処理することができる。投光・受光兼用レンズに無
反射コートを施しておいても、フレネル反射光が光ファ
イバ端面に結合することを避けることがでる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明による一実施例の反射型光電ス
イッチの要部構成図、図２は実施例のセンサ部の拡大図
を示し、図３に対応する同一部材には同じ符号が付して
ある。図１において、発光素子駆動回路２により駆動さ
れた発光素子３から出射した光は、分岐結合素子１によ
り光ファイバ14に結合され、センサ部13に伝送される。
センサ部側の光ファイバ14の端面は、投光・受光兼用レ
ンズ15からレンズ15の焦点距離だけ離し、焦点位置は避
けて配置され、投光・受光部12より伝送された光は投光
・受光兼用レンズ15により平行光として、検出エリアに
出射される。投光・受光兼用レンズ15の出射光線上に被
検出物体８があると、その被検出物体からの拡散反射光
は、投光・受光兼用レンズ15により光ファイバ14の端面
に集光され、投光・受光部12に伝送され受光素子６およ
び増幅器７により光電変換・増幅される。

【００１１】投光・受光兼用レンズ15は、このレンズ15
でのフレネル反射光（屈折率が異なる界面で発生する反
射光）が光ファイバ14に入射するのを防ぐために、図２
に図示されるように、投光・受光兼用レンズ15の面頂点
における接平面17が、光ファイバの光軸18の垂直面から
傾斜して配設されている。従って、図２の例では、光フ
ァイバ14の光軸18上を出射した光は投光・受光兼用レン
ズ15の界面によるフレネル反射され、このフレネル反射
光19は光ファイバ14の下方にくる。

【００１２】また、投受光兼用レンズでのフレネル反射
光が光ファイバ14に入射するのを防ぐために、投光・受
光兼用レンズ15に無反射コートを施しておくと、光ファ
イバ14から投光・受光兼用レンズ15に向けて出射した光
のフレネル反射光が、光ファイバ14の端面に結合するこ
とを避けることができ、この結果、遠い検出エリアから
の被検出物体のより微弱な反射光を受光処理することが
でき、反射型光電スイッチの検出感度、検出範囲を拡大
することが可能である。

【００１３】本発明の反射型光電スイッチでは、光ファ
イバ14を投光・受光兼用レンズ15からこのレンズ15の焦
点距離だけ離し、かつ焦点位置は避けて配置しているた
め、図２に示される被検出物体８からの拡散反射光の
内、ほぼ平行成分光16のみが光ファイバ14の端面に投光
・受光兼用レンズ15によって集光される。この結果、被
検出物体８の位置が変化しても、被検出物体からの反射
光は光ファイバ14の端面の同じ位置に集光させることが
できる。従って、反射型光電スイッチの被検出物体８の
検出範囲をより広くすることができる。

【００１４】また、本発明の反射型光電スイッチでは、
分岐結合素子１を用いているため、投光・受光部12とセ
ンサ部13間の光の伝送を行うための光ファイバ14は１本
で済み、また、センサ部13には投光・受光兼用レンズ15
が１枚のみあれば良い。そのため、小型で安価な反射型
光電スイッチを実現することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、被検出物体からの反射光は被検出物体位置が変化し
ても光ファイバ端面に集光するため、反射型光電スイッ
チの検出範囲を広くすることができる。また、光ファイ
バ端面へのフレネル反射光の結合を防ぐ或いは減少させ
ることができるので、検出エリアの被検出物体からのよ
り微弱な反射光を受光処理することができ、この点から
も、反射型光電スイッチの検出範囲を広くすることがで
きる。

【００１６】また、センサ部の投光・受光兼用レンズが
１枚で済み、センサ部と投光・受光部間の光ファイバも
１本で良いため、小型で安価な反射型光電スイッチを供
給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の反射型光電スイッチの
要部構成図

【図２】実施例のセンサ部の拡大図

【図３】従来技術の反射型光電スイッチの要部構成図

【符号の説明】

１ 分岐結合素子 ２ 発光素子の駆動回路 ３ 発光素子 ６ 受光素子 ７ 増幅器 ８ 被検出物体 10、11、14 光ファイバ 12 投光・受光部 13 センサ部 15 投光・受光兼用レンズ 16 拡散反射光の平行成分光 17 投光・受光兼用レンズの面頂点における接平面 18 光ファイバの光軸 19 フレネル反射光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバと、 発光素子と、受光素子と、これらの両素子と前記光ファ
   イバとを結合する分岐結合素子と、からなる投光・受光
   部と、 検出エリアに光を放射し、被検出物体からの反射光を受
   光する投光・受光兼用レンズを有するセンサ部と、を備
   える反射型光電スイッチにおいて、 前記光ファイバの一方の端面は、前記投光・受光部の分
   岐結合素子と結合し、 前記光ファイバの他方の端面は、前記センサ部の投光・
   受光兼用レンズからこのレンズの焦点距離だけ離して配
   置した、 ことを特徴とする反射型光電スイッチ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の反射型光電スイッチにお
   いて、投光・受光兼用レンズは、この投光・受光兼用レ
   ンズの面頂点における接平面が、前記光ファイバの光軸
   の垂直面から傾斜している、ことを特徴とする反射型光
   電スイッチ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の反射型光
   電スイッチにおいて、投光・受光兼用レンズは、無反射
   コートが施されている、ことを特徴とする反射型光電ス
   イッチ。