JPH08167731A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射型又は透過型の光結合装置において、被
検出物の表面の粗さを検出することにより従来検出不可
能であった被検出物の検出を可能とする。 【構成】 可視発光素子３３と、可視光用受光素子３６
と、前記可視発光素子３３及び可視光受光素子３６を互
いに並置させてそれぞれを個別に収納・保持する貫通孔
３７，３８を備えた遮光性ホルダーケース４１とを有
し、被検出物を無接触にて検出する反射型光結合装置で
あって、前記ホルダーケース４１の可視発光素子３３の
発光側及び可視光用受光素子３６の受光側における貫通
孔３７，３８の端部に対応する位置にそれぞれ前記貫通
孔３７，３８よりも平面的に大きな凹部３９，４０を設
け、該凹部３９，４０にそれぞれ偏光板４２，４３を配
置してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光結合装置に関し、特
に被検出物を無接触にて検出する光結合装置（フォトイ
ンタラプタ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の反射型光結合装置を示す
図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図で
ある。

【０００３】該反射型光結合装置は、図示のごとく、リ
ードフレーム１の一端部に赤外発光ダイオードチップ
（図示せず）が搭載され、該赤外発光ダイオードチップ
を透光性樹脂２にて樹脂封止してなる赤外発光素子３
と、リードフレーム４の一端部にフォトトランジスタチ
ップ（図示せず）が搭載され、該フォトトランジスタチ
ップを透光性樹脂５にて樹脂封止してなる赤外光用受光
素子６と、遮光性樹脂からなり前記赤外発光素子３及び
赤外光用受光素子６を互いに並置させてそれぞれを個別
に収納・保持する貫通孔７，８を備えたホルダーケース
９とを有してなる構造である。

【０００４】上記構造の反射型光結合装置は、前記赤外
発光素子３にて発した照射光が被検出物（図示せず）に
当たって反射し、反射した反射光を前記赤外光用受光素
子６にて受光することによって、被検出物を検出するも
のである。

【０００５】図７は、従来の透過型光結合装置を示す図
であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図であ
る。

【０００６】該反射型光結合装置は、図示のごとく、リ
ードフレーム１１の一端側に赤外発光ダイオードチップ
（図示せず）が搭載され、該赤外発光ダイオードチップ
を透光性樹脂１２にて樹脂封止するとともに前記赤外発
光ダイオードチップの発光面に対応する位置に前記透光
性樹脂１２にてレンズ部１３を形成してなる赤外発光素
子１４と、リードフレーム１５の一端側に赤外光用フォ
トトランジスタチップ（図示せず）が搭載され、該赤外
光用フォトトランジスタチップを透光性樹脂１６にて樹
脂封止するとともに前記赤外光用フォトトランジスタチ
ップの受光面に対応する位置に前記透光性樹脂１６にて
レンズ部１７を形成してなる赤外光用受光素子１８と、
遮光性樹脂からなり中央に被検出物（図示せず）の通過
路１９を備え、該通過路１９を挟んで前記赤外発光素子
１４及び赤外光用受光素子１８を互いに対向させて並置
しそれぞれを個別に収納・保持する収納部２０，２１と
前記赤外発光素子１４及び赤外光用受光素子を光結合さ
せるための発光窓２２及び受光窓２３を備えた凹状ホル
ダーケース２４とを有してなる構造である。

【０００７】上記構造の透過型光結合装置は、通常（被
検出物が配置されていないとき）、前記赤外発光素子１
４にて発した照射光が発光窓２２を介して通過路１９に
放射され、該通過路１９から受光窓２３を介して前記赤
外光用受光素子２８に受光される。ここで、通過路１９
において被検出物が配置された場合には前記赤外発光素
子１４より発した光は被検出物に当たって反射し、前記
赤外光用受光素子１８にて受光される光が減少する。こ
の減少をもって、被検出物を検出するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した反射型光結合
装置において、被検出物の有無を検出するためには、反
射型光結合装置のもつ距離特性による出力差及び被検出
物の反射率の差による出力差（Ｓ／Ｎ比）により被検出
物の有無を検出していたが、機器による設定距離の制約
及び同一距離による被検出物の反射率の差の制約により
検出できる被検出物に制限があった。

【０００９】また、上述した透過型光結合装置におい
て、被検出物の有無を検出するためには、被検出物の透
過率が出力差（Ｓ／Ｎ比）を決定づけていた。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、出力差（Ｓ／
Ｎ比）の向上を行い、現在検出不可能な被検出物につい
ても検出することが可能である光結合装置の提供を目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
光結合装置は、発光素子と、受光素子と、前記発光素子
及び受光素子を収納・保持する遮光性ホルダーケースと
を有し、被検出物を無接触にて検出する光結合装置にお
いて、前記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可
視光用受光素子からなり、該可視発光素子及び可視光用
受光素子の発光側及び受光側にそれぞれ偏光板を配置し
てなることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の請求項２記載の反射型光結合装置
は、発光素子と、受光素子と、前記発光素子及び受光素
子を互いに並置させてそれぞれを個別に収納・保持する
貫通孔を備えた遮光性ホルダーケースとを有し、被検出
物を無接触にて検出する反射型光結合装置において、前
記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可視光用受
光素子からなり、前記ホルダーケースの可視発光素子の
発光側及び可視光用受光素子の受光側における貫通孔の
端部に対応する位置にそれぞれ前記貫通孔よりも平面的
に大きな凹部を設け、該凹部にそれぞれ偏光板を配置し
てなることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の請求項３記載の透過型光結合装置
は、発光素子と、受光素子と、被検出物の通過路を備え
該通過路を挟んで前記発光素子及び受光素子を互いに対
向させて並置しそれぞれを個別に収納・保持する収納部
と前記発光素子及び受光素子を光結合させるための発光
窓及び受光窓を備えた遮光性ホルダーケースとを有し、
被検出物を無接触にて検出する透過型光結合装置におい
て、前記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可視
光用受光素子からなり、前記発光窓及び受光窓にそれぞ
れ偏光板を配置してなることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の請求項４記載の反射型又は透過型
光結合装置は、上記偏光板にて偏光する互いの直線的な
２方向の光が交差するように少なくとも一方の偏光板を
回転配置してなることを特徴とするものである。

【００１５】本発明の請求項５記載の反射型又は透過型
光結合装置は、可視発光素子側の偏光板と可視光用受光
素子側の偏光板とを、偏光する互いの直線的な２方向の
光が垂直に交差するよう配置してなることを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項６記載の透過型光結合装置は、前記
偏光板にて偏光する互いの直線的な２方向の光が平行と
なるよう偏光板を配置してなることを特徴とするもので
ある。

【００１７】

【作用】上記構成によれば、本発明の請求項１乃至３記
載の光結合装置は、発光素子及び受光素子が可視発光素
子及び可視光用受光素子からなり、該可視発光素子及び
可視光用受光素子の発光側及び受光側にそれぞれ偏光板
を配置してなる構成なので、可視発光素子にて発せられ
た乱光は該可視発光素子の発光側に配置された偏光板に
て偏光され、該偏光された光が被検出物に照射され、該
被検出物にて反射又は該被検出物を透過した乱反射光及
び又は正反射光は可視光用受光素子側の偏光板にて偏光
されて乱反射光の一部又は正反射光が可視光用受光素子
にて受光される。

【００１８】本発明の請求項４又は５記載の反射型又は
透過型光結合装置は、上記偏光板にて偏光する互いの直
線的な２方向の光が交差するように少なくとも一方の偏
光板を回転配置してなる構成なので、前記可視光用受光
素子側の偏光板は被検出物からの乱反射光の一部を透過
させ交差する角度を調節することによって乱反射光の透
過量を調節することができる。

【００１９】本発明の請求項６記載の透過型光結合装置
は、偏光板にて偏光する互いの直線的な２方向の光が平
行となるよう偏光板を配置してなる構成なので、前記可
視光用受光素子側の偏光板は被検出物からの正反射光の
みを透過させる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の第一実施例よりなる反射型
光結合装置を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は縦断面図である。

【００２１】該反射型光結合装置は、図示のごとく、リ
ードフレーム３１の一端部に可視発光ダイオードチップ
（図示せず）が搭載され、該可視発光ダイオードチップ
を透光性樹脂３２にて樹脂封止してなる可視発光素子３
３と、リードフレーム３４の一端部にブルーセンシブフ
ォトダイオードチップ等の可視光用受光チップ（図示せ
ず）が搭載され、該可視光用受光チップを透光性樹脂３
５にて樹脂封止してなる可視光用受光素子３６と、遮光
性樹脂からなり前記可視発光素子３３及び可視光用受光
素子３６を互いに並置させてそれぞれを個別に収納・保
持する貫通孔３７，３８と該貫通孔３７，３８の前記両
素子の挿入側とは反対側の端面にそれぞれ貫通孔３７，
３８よりも平面的に大きな凹部３９，４０とを備えたホ
ルダーケース４１と、該凹部３９，４０に配置してなる
偏光板４２，４３とを有してなる構造である。

【００２２】本実施例において、可視光用受光素子３６
側の凹部４０における偏光板４３上に赤外カットフィル
ター４４を配置しているが、赤外光を感知しない可視光
用受光チップを備えた可視光用受光素子３６であれば前
記赤外カットフィルター４４を必ずしも配置する必要は
ない。

【００２３】前記可視発光ダイオードチップは、赤色，
緑色，黄色又は青色発光の発光ダイオードチップからな
るものである。

【００２４】前記ブルーセンシブフォトダイオードは、
赤外光を感知せず可視光のみ感知するものである。

【００２５】前記偏光板４２，４３は、図２のごとく、
前記可視発光素子３３にて発した乱光又は被検出物４５
にて反射された乱反射光を直線的な２方向の光に偏光す
るものであって、前記可視発光素子３３側の偏光板４２
と可視光用受光素子３６側の偏光板とは一方の偏光板が
９０度回転配置されてなる。即ち、互いの偏光方向が垂
直となるように配置されてなる。

【００２６】上記構造の反射型光結合装置は、可視発光
素子３３にて発した乱光が凹部３９に設けられた偏光板
４２により直線的な２方向の光に偏光され、該偏光され
た光が被検出物４５に照射される。被検出物４５に当た
って反射した乱反射光又は正反射光の成分の光が凹部４
０に設けられた偏光板４３により偏光され、該偏光され
た光が可視赤外光用受光素子３６にて受光することによ
って、被検出物を検出するものである。

【００２７】ここで、可視光用受光素子３６側の偏光板
４３は可視発光素子３３側の偏光板４２に対して９０度
回転配置されているので、被検出物４５に当たり反射さ
れた正反射光は前記偏光板４３を透過せず、被検出物４
５に当たり反射された乱反射光の内の９０度屈折された
光のみが前記偏光板４３を透過して可視光用受光素子３
６に達する。

【００２８】また、上記では偏光板の回転配置を９０度
と設定したが、好ましくは被検出物からの乱反射光が一
番多く入光し易い角度に設定することが望ましい。

【００２９】本実施例と図６に示す従来例とのＳ／Ｎ比
の対比を具体的な被検出物を用いて下表に表す。なおＳ
／Ｎ比は、Ｓ／Ｎ比＝複写機用紙（白）÷複写機用紙
（黒印刷）にて求めてなる。

【００３０】

【表１】

【００３１】これによって、Ｓ／Ｎ比が向上されたこと
が分かる。具体的に説明すると、従来では複写機用紙の
濃淡の差（反射率の差）だけで検出していたが、本実施
例では濃淡の差と複写機用紙の表面の粗さ（正反射光と
乱反射光の成分）とをもって検出していることによるも
のである。即ち、従来では正反射光及び乱反射光の双方
を受光し反射率の差のみで検出していたが、本実施例で
は該反射率の差に付け加え乱反射光の比率をもって検出
している。ここで、上記した黒印刷された複写機用紙の
その印刷部分は滑らかであり、該印刷部分で反射された
反射光は正反射となる。このため、黒色印刷された用紙
は白紙表面に比べて乱反射光の比率が小さくなり、Ｓ／
Ｎ比が向上されることとなる。

【００３２】図３は、本発明の第二実施例よりなる透過
型光結合装置を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は縦断面図である。

【００３３】該反射型光結合装置は、図示のごとく、リ
ードフレーム５１の一端側に可視発光ダイオードチップ
（図示せず）が搭載され、該可視発光ダイオードチップ
を透光性樹脂５２にて樹脂封止するとともに前記可視発
光ダイオードチップの発光面に対応する位置に前記透光
性樹脂５２にてレンズ部５３を形成してなる可視発光素
子５４と、リードフレーム５５の一端側にブルーセンシ
ブフォトダイオードチップ等の可視光用受光チップ（図
示せず）が搭載され、該可視光用受光チップを透光性樹
脂５６にて樹脂封止するとともに前記可視光用受光チッ
プの受光面に対応する位置に前記透光性樹脂５６にてレ
ンズ部５７を形成してなる可視光用受光素子５８と、遮
光性樹脂からなり中央に被検出物（図示せず）の通過路
５９を備え、該通過路５９を挟んで前記可視発光素子５
４及び可視光用受光素子８８を互いに対向させて並置し
それぞれを個別に収納・保持する収納部６０，６１と前
記可視発光素子５４及び可視光用受光素子５８を光結合
させるための発光窓６２及び受光窓６３とを備えた凹状
ホルダーケース６４とを有し、前記発光窓６２及び受光
窓６３に偏光板６５，６６を配置してなる構造である。

【００３４】本実施例において、可視光用受光素子５６
と偏光板６６との間に赤外カットフィルター６８を配置
しているが、赤外光を感知しない可視光用受光チップを
備えた可視光用受光素子５６であれば前記赤外カットフ
ィルター６８を必ずしも配置する必要はない。

【００３５】上記構造の透過型光結合装置は、通常（被
検出物が配置されていないとき）、前記可視発光素子５
４にて発した乱光が発光窓６２に配置された偏光板６５
によって直線的な２方向の光に偏光されて通過路５９に
放射され、該通過路５９から受光窓５３に配置された偏
光板６６により直線的な２方向の光に偏光されて前記可
視光用受光素子５８に受光される。

【００３６】ここで、通過路５９において被検出物６７
が配置された場合には前記可視発光素子５４より発した
光は被検出物６７に当たって反射するとともに場合によ
って一部の光が透過される。該透過された光は乱光（乱
透過光）又は正透過光となり、前記偏光板６６によって
偏光されて可視光用受光素子５８にて受光される。該可
視光用受光素子５８はこのような受光減少をもって、被
検出物６７を検出するものである。前記偏光板６５，６
６は、互いの偏光光が平行又は交差するよう配置され
る。即ち、例えば図４のごとく、偏光板６５，６６を縦
方向の直線的な２方向の光に偏光するよう配置する、又
は図５のごとく、偏光板６５を縦方向の直線的な２方向
の光に偏光するよう配置し、偏光板６６を横方向の直線
的な２方向の光に偏光するよう配置する。

【００３７】前記偏光板６５，６６が図４のように配置
された場合には、被検出物６７で透過した正透過光は可
視光用受光素子５８にて受光されるが、被検出物６７で
透過した乱光は偏光板６６によって遮断され可視光用受
光素子５８にて受光されない。

【００３８】また、前記偏光板６５，６６が図５のよう
に配置された場合にはその逆で、被検出物６７で透過し
た乱光の内の一部は偏光板を通過し可視光用受光素子５
８にて受光されるが、被検出物６７で透過した正透過光
は偏光板６６によって遮断され可視光用受光素子５８に
て受光されない。

【００３９】また、図５では偏光板６６の配置を９０度
の回転配置と設定したが、好ましくは被検出物からの乱
反射光が一番多く入光し易い角度に設定することが望ま
しい。

【００４０】本実施例と図７に示す従来例と従来のもの
に単に可視発光素子及び可視光用受光素子を用いた場合
の例とのＳ／Ｎ比の対比を具体的な被検出物を用いて下
表に表す。なおＳ／Ｎ比は、偏光板を９０度回転配置し
た実施例においてはＳ／Ｎ比＝被検出物有り時の出力÷
被検出物無し時の出力にて求め、その他はＳ／Ｎ比＝被
検出物無し時の出力÷被検出物有り時の出力にて求めて
なる。

【００４１】

【表２】

【００４２】これによって、特に本実施例の偏光板を９
０度回転配置ものがグラフ用紙及び製図用紙等の透過率
の良い用紙においてＳ／Ｎ比が向上されたことが分か
る。具体的に説明すると、従来では複写機用紙の透過率
の差だけで検出していたが、本実施例では透過率の差と
複写機用紙の表面の粗さ（正透過光と乱光の成分）とを
もって検出していることによるものである。即ち、従来
では正透過光及び乱光の双方を受光し透過率の差のみで
検出していたが、本実施例では該透過率の差に付け加え
乱光又は正透過光の比率をもって検出している。このよ
うに、乱光又は正透過光の比率をも比較対象とすること
により、Ｓ／Ｎ比が向上され、従来検出することが困難
であった被検出物を検出することが可能となる。

【００４３】なお、上記実施例において、現状の偏光板
は可視領域のみ偏光され、赤外領域では光量減衰フィル
ターの働きしかしないため、可視領域のみの実施例を説
明したが、赤外領域の偏光が可能となれば、赤外領域に
おいても上記実施例と同様に可能とすることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射型又
は透過型からなる光結合装置によれば、発光素子及び受
光素子を可視発光素子及び可視光用受光素子とし、該可
視発光素子及び可視光用受光素子の発光側及び受光側に
それぞれ偏光板を配置してなる構成なので、反射型にお
いては従来の反射率の比較検出に代わって、反射率及び
被検出物表面の粗さの比較検出とすることによってＳ／
Ｎ比が向上され、従来検出不可能であった被検出物につ
いても検出が可能となる。また、透過型においては、従
来の透過率の比較検出に代わって、透過率及び被検出物
表面の粗さを検出することによって、特に従来検出不可
能であった粗い表面を持つ被検出物についてＳ／Ｎ比が
向上され検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例からなる反射型光結合装置
を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断
面図である。

【図２】図１に示す反射型光結合装置の光路を説明する
ための図である。

【図３】本発明の第二実施例からなる透過型光結合装置
を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断
面図である。

【図４】図３に示す反射型光結合装置の光路を説明する
ための図である。

【図５】図３に示す反射型光結合装置の可視光用受光素
子側の偏光板が９０度回転配置された場合の光路を説明
するための図である。

【図６】従来の反射型光結合装置を示す図であり、
（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。

【図７】従来の反射型光結合装置を示す図であり、
（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

３３，５４ 可視発光素子 ３６，５８ 可視光用受光素子 ３７，３８，６０，６１ 貫通孔 ３９，４０ 凹部 ４１，６４ 遮光性ホルダーケース ４２，４３，６５，６６ 偏光板 ４５，６７ 被検出物 ５９ 通過路 ６２ 発光窓 ６３ 受光窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 8/12 8/10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、受光素子と、前記発光素子
   及び受光素子を収納・保持する遮光性ホルダーケースと
   を有し、被検出物を無接触にて検出する光結合装置にお
   いて、 前記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可視光用
   受光素子からなり、該可視発光素子及び可視光用受光素
   子の発光側及び受光側にそれぞれ偏光板を配置してなる
   ことを特徴とする光結合装置。
2. 【請求項２】 発光素子と、受光素子と、前記発光素子
   及び受光素子を互いに並置させてそれぞれを個別に収納
   ・保持する貫通孔を備えた遮光性ホルダーケースとを有
   し、被検出物を無接触にて検出する反射型光結合装置に
   おいて、 前記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可視光用
   受光素子からなり、前記ホルダーケースの可視発光素子
   の発光側及び可視光用受光素子の受光側における貫通孔
   の端部に対応する位置にそれぞれ前記貫通孔よりも平面
   的に大きな凹部を設け、該凹部にそれぞれ偏光板を配置
   してなることを特徴とする反射型光結合装置。
3. 【請求項３】 発光素子と、受光素子と、被検出物の通
   過路を備え該通過路を挟んで前記発光素子及び受光素子
   を互いに対向させて並置しそれぞれを個別に収納・保持
   する収納部と前記発光素子及び受光素子を光結合させる
   ための発光窓及び受光窓を備えた遮光性ホルダーケース
   とを有し、被検出物を無接触にて検出する透過型光結合
   装置において、 前記発光素子及び受光素子は可視発光素子及び可視光用
   受光素子からなり、前記発光窓及び受光窓にそれぞれ偏
   光板を配置してなることを特徴とする透過型光結合装
   置。
4. 【請求項４】 前記偏光板は、偏光する互いの直線的な
   ２方向の光が交差するように少なくとも一方の偏光板を
   回転配置してなることを特徴とする請求項２記載の反射
   型光結合装置又は請求項３記載の透過型光結合装置。
5. 【請求項５】 可視発光素子側の偏光板と可視光用受光
   素子側の偏光板とを、偏光する互いの直線的な２方向の
   光が垂直に交差するよう配置してなることを特徴とする
   請求項４記載の反射型光結合装置又は透過型光結合装
   置。
6. 【請求項６】 前記偏光板は、偏光する互いの直線的な
   ２方向の光が平行となるよう偏光板を配置してなること
   を特徴とする請求項３記載の透過型光結合装置。