JPH11251623A - 光バリアセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子と受光素子とを正確に対向させるこ
とができる光バリアセンサを提供する。 【解決手段】 発光素子と、この発光素子と対向する受
光素子と、からなる光センサを複数個備え、各発光素子
１１〜１４から発光される光ビームＢ１〜Ｂ４の光軸Ｂ
１０〜Ｂ４０が互いに平行である光バリアセンサにおい
て、前記複数個の発光素子１１〜１４と前記複数個の受
光素子２１〜２４との間に該受光素子に近接して光量制
限部材３を設ける。光量制限部材３は各発光素子１１〜
１４に対応する孔３１〜３４を備えて、各光センサの発
光素子１１〜１４から発光された光ビームＢ１〜Ｂ４が
前記対応する孔３１〜３４を通過して前記対向する受光
素子２１〜２４に受光されるように配置されており、光
量制限部材３の孔３１を狭める調光部材３０を当該孔３
１に取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と、この
発光素子と対向する受光素子と、からなる光センサを複
数個備えて、発光素子と受光素子との間の遮光物を検出
する光バリアセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】光バリアセンサは、例えば工作機械など
の進入禁止区域の境界に設置される。そして、進入禁止
区域に人間や人間の手や腕が進入すると、工作機械を停
止させたり、警報を行ったりするために用いられる。ま
た、光バリアセンサは遮光物を高精度で検出するために
用いられる。

【０００３】光バリアセンサは、発光素子からの光ビー
ムが受光素子（の受光面）に到達するように、発光素子
と受光素子とを対向して配置することが必要である。発
光素子としては、レーザ等のかなり指向性の高いものが
開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光バリアセンサの受光
素子の指向性を高めるために、本発明者は、図３に示す
光バリアセンサを発明した。図３の光バリアセンサは、
発光素子と、この発光素子と対向する受光素子と、から
なる光センサを複数個（４個）備え、各発光素子から発
光される光ビームの光軸が互いに平行である光バリアセ
ンサである。

【０００５】発光素子１１と受光素子２１が対向して光
センサを構成している。発光素子１２と受光素子２２が
対向して光センサを構成している。発光素子１３と受光
素子２３が対向して光センサを構成している。発光素子
１４と受光素子２４が対向して光センサを構成してい
る。発光素子１１から発光される光ビームＢ１の光軸Ｂ
１０と、発光素子１２から発光される光ビームＢ２の光
軸Ｂ２０と、発光素子１３から発光される光ビームＢ３
の光軸Ｂ３０と、発光素子１４から発光される光ビーム
Ｂ４の光軸Ｂ４０と、は各々平行である。

【０００６】前記複数個（４個）の発光素子１１〜１４
と前記複数個（４個）の受光素子２１〜２４との間に該
受光素子２１〜２４に近接して光量制限部材３を設け、
光量制限部材３は各発光素子１１〜１４に対応する孔３
１〜３４を備えて、各光センサの発光素子１１〜１４か
ら発光された光ビームＢ１〜Ｂ４が前記対応する孔３１
〜３４を通過して前記対向する受光素子２１〜２４に受
光されるように配置され、各孔３１〜３４は同一径の単
一孔からなる構成である。発光素子１１からの光ビーム
Ｂ１は孔３１を通過して受光素子２１に受光される。発
光素子１２からの光ビームＢ２は孔３２を通過して受光
素子２２に受光される。発光素子１３からの光ビームＢ
３は孔３３を通過して受光素子２３に受光される。発光
素子１４からの光ビームＢ４は孔３４を通過して受光素
子２４に受光される。

【０００７】各発光素子１１〜１４は、一定間隔で印刷
配線板１に配置されている。各受光素子２１〜２４は、
上記一定間隔で印刷配線板２に配置されている。光量制
限部材３を発光素子側から見た場合の光量制限部材３と
ビームスポットの説明図を図４と図５に示す。符号Ｃ１
〜Ｃ４は、発光素子１１〜１４からの光ビームＢ１〜Ｂ
４が光量制限部材３に照射されてできたビームスポット
の輪郭である。

【０００８】この光バリアセンサでは、図４に示すよう
に、発光素子１１〜１４から発光される光ビームＢ１〜
Ｂ４のビームスポットが光量制限部材３の孔３１〜３４
と同心円状になることが望ましい。しかし、図５に示す
ように、発光素子１１〜１４から発光される光ビームＢ
１〜Ｂ４のビームスポットが光量制限部材３の孔３１〜
３４と同心円状にならない場合が生じ得る。

【０００９】上記光バリアセンサでは、発光素子から発
光される光ビームのビームスポットが受光素子の受光面
から多少ずれていても、ビームスポットが受光素子の受
光面にかかっていると受光素子は光ビームをある程度受
光することができるため、発光素子とこれに対向する受
光素子との位置ずれ（方向ずれ）を検出することが困難
であることが判明した。このため、発光素子とこれに対
向する受光素子との位置ずれ（方向ずれ）を明確に検出
することでき、発光素子と受光素子とを正確に対向させ
ることができる光バリアセンサが望まれる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１では、発光素子
と、この発光素子と対向する受光素子と、からなる光セ
ンサを複数個備え、各発光素子から発光される光ビーム
の光軸が互いに平行である光バリアセンサにおいて、前
記複数個の発光素子と前記複数個の受光素子との間に該
受光素子に近接して光量制限部材を設け、光量制限部材
は各発光素子に対応する孔を備えて、各光センサの発光
素子から発光された光ビームが前記対応する孔を通過し
て前記対向する受光素子に受光されるように配置されて
おり、光量制限部材の孔を狭める調光部材を当該孔に取
り付けたことを特徴とする。

【００１１】光量制限部材は、孔では発光素子からの光
ビームを通過させるが、孔以外では発光素子からの光ビ
ームを通過させない。また、調光部材は後述する光通過
用の孔以外では発光素子からの光ビームを通過させない
ように構成されている。光量制限部材の孔を狭める調光
部材を当該孔に取り付けたので、受光素子の受光の指向
性を微調整することができると共に、受光素子の指向性
を高めることができ、受光素子の有効開口角を鋭くする
ことができる。調光部材は光量制限部材の孔に取り付け
る構成としたので、光量制限部材を製造した後で光量制
限部材の任意の孔に調光部材を取り付けることができ
る。調光部材は光量制限部材の孔にはめ込む構成として
もよい。

【００１２】請求項２では、請求項１記載の光バリアセ
ンサにおいて、調光部材は発光素子と受光素子とが対向
する方向に穿孔された光通過用の孔を有し、調光部材の
光通過用の孔は前記光量制限部材の孔の内側に位置する
ことを特徴とする。

【００１３】調光部材は、光通過用の孔では発光素子か
らの光ビームを通過させるが、光通過用の孔以外では発
光素子からの光ビームを遮断して通過させない。調光部
材は、発光素子と受光素子とが対向する方向に穿孔され
た孔を有するので、対向方向について受光素子の指向性
を高めることができ、対向方向以外の方向について受光
素子の指向性を低下させることができる。また、調光部
材の光通過用の孔は光量制限部材の孔の内側に位置する
ので、調光部材の光通過用の孔に光ビームが照射されて
いるか否かを受光信号から検出することができる。従っ
て、受光素子の受光面に光ビームがかかっている場合で
も、調光部材の光通過用の孔の中心と光ビームの光軸と
が略一致しないときにその位置ずれ（方向ずれ）を光ビ
ームの受光の有無から検出することができる。

【００１４】請求項３では、請求項２記載の光バリアセ
ンサにおいて、調光部材の光通過用の孔は、調光部材の
発光素子側から受光素子側まで同じ大きさからなること
を特徴とする。

【００１５】調光部材の光通過用の孔は調光部材の発光
素子側から受光素子側まで同じ大きさからなるので、調
光部材の発光素子側から受光素子側までの寸法を利用し
て対向方向について受光素子の指向性を微調整すること
ができ、対向方向について受光素子の指向性を高めるこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施形態を添
付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態
による光バリアセンサを説明する断面図である。

【００１７】図１の光バリアセンサは、発光素子と、こ
の発光素子と対向する受光素子と、からなる光センサを
複数個（４個）備え、各発光素子から発光される光ビー
ムの光軸が互いに平行である光バリアセンサである。各
発光素子１１〜１４は、同一特性の発光素子を用いてい
る。各受光素子２１〜２４は、同一特性の受光素子を用
いている。符号２４Ａは受光素子２４の受光面である。

【００１８】各発光素子１１〜１４は、一定間隔で印刷
配線板１に配置されている。各受光素子２１〜２４は、
上記一定間隔で印刷配線板２に配置されている。発光素
子１１と受光素子２１が対向して光センサを構成してい
る。発光素子１２と受光素子２２が対向して光センサを
構成している。発光素子１３と受光素子２３が対向して
光センサを構成している。発光素子１４と受光素子２４
が対向して光センサを構成している。発光素子１１から
発光される光ビームＢ１の光軸Ｂ１０と、発光素子１２
から発光される光ビームＢ２の光軸Ｂ２０と、発光素子
１３から発光される光ビームＢ３の光軸Ｂ３０と、発光
素子１４から発光される光ビームＢ４の光軸Ｂ４０と、
は各々平行である。

【００１９】前記複数個（４個）の発光素子１１〜１４
と前記複数個（４個）の受光素子２１〜２４との間に該
受光素子２１〜２４に近接して光量制限部材３を設け、
光量制限部材３は各発光素子１１〜１４に対応する孔３
１〜３４を備えて、各光センサの発光素子１１〜１４か
ら発光された光ビームＢ１〜Ｂ４が対応する孔３１〜３
４を通過して対向する受光素子２１〜２４に受光される
ように配置され、各孔３１〜３４は同一径の単一孔から
なる構成である。発光素子１１からの光ビームＢ１は孔
３１を通過して受光素子２１に受光される。孔３１は、
調光部材３０によって狭められている。発光素子１２か
らの光ビームＢ２は孔３２を通過して受光素子２２に受
光される。発光素子１３からの光ビームＢ３は孔３３を
通過して受光素子２３に受光される。発光素子１４から
の光ビームＢ４は孔３４を通過して受光素子２４に受光
される。

【００２０】前記光量制限部材３と調光部材３０の表面
には、不透明な膜を印刷、蒸着等してもよい。光量制限
部材３の孔３１を狭める調光部材３０を当該孔３１に取
り付けたので、受光素子２１の受光の指向性を微調整す
ることができると共に、受光素子２１の指向性を高める
ことができ、受光素子２１の有効開口角を鋭くすること
ができる。この有効開口角とは、受光素子２１が受光軸
の傾きを許容できる開き角度であって、所定レベルの光
量が受光素子２１によって確保できる範囲のものをい
う。

【００２１】調光部材３０は光量制限部材３の孔３１に
取り付ける構成としたので、光量制限部材３を製造した
後で光量制限部材３の孔３１に調光部材を取り付けるこ
とができる。調光部材３０は光量制限部材３の孔３１に
はめ込む構成としてもよい。光量制限部材３は前記複数
個の孔３１〜３４の全てについて調光部材３０を取り付
けてもよく、前記複数個の孔３１〜３４の何れかについ
て調光部材３０を取り付けてもよい。

【００２２】図１の光バリアセンサにおいて、調光部材
３０は発光素子１１と受光素子２１とが対向する方向に
穿孔された光通過用の孔３５を有し、調光部材３０の光
通過用の孔３５は光量制限部材３の孔３１の内側に位置
する。

【００２３】調光部材３０は、発光素子１１と受光素子
２１とが対向する方向に穿孔された孔３５を有するの
で、対向方向について受光素子２１の指向性を高めるこ
とができ、対向方向以外の方向について受光素子２１の
指向性を低下させることができる。調光部材３０の光通
過用の孔３５は光量制限部材３の孔３１の内側に位置す
るので、調光部材３０の光通過用の孔３５に光ビームＢ
１が照射されているか否かを受光素子２１の受光信号か
ら検出することができる。従って、受光素子２１の受光
面に光ビームＢ１がかかって（照射されて）いる場合で
も、調光部材３０の光通過用の孔３５の中心と光ビーム
Ｂ１の光軸Ｂ１０とが略一致しないときにその位置ずれ
（方向ずれ）を光ビームＢ１の受光の有無から検出する
ことができる。

【００２４】図１に示す光バリアセンサにおいて、前記
調光部材３０は光ビームの光軸に沿って厚みを有するも
のであり、調光部材３０の前記光通過用の孔３５は、調
光部材３０の発光素子１１側の端面から受光素子２１側
の端面に至るまで、その内径が同じ大きさをなす筒状に
形成されている。

【００２５】このように、前記調光部材３０が厚みを有
しており、その光通過用の孔３５が前記厚みに対して一
様な内径の筒状をなすため、発光素子１１に対向する方
向に向けて受光素子２１の指向性を鋭くすることがで
き、例えば、前記孔３５の内径を受光素子２１の検出限
界まで小さくした調光部材３０を用いることにより、発
光素子１１に対する受光素子２１の指向性を、極限まで
高めるべく変化させることができる。言い換えると、前
記指向性を鋭くすることは、結果として前記有効開口角
を効果的に狭めることになる。このため、例えば異物に
よる反射光等が異なる方向から照射され、遮光物を回り
込んで光通過用の前記孔３５に達しても、この反射光が
孔３５を通過できないので、反射光等のために遮光物が
検出できないような誤りを防止することができる。ま
た、このような有効開口角は、調光部材３０の前記厚み
を厚くするほど、受光素子２１の前記指向性を鋭くする
ことができる。

【００２６】光量制限部材３を発光素子側から見た場合
の光量制限部材３とビームスポットの説明図を図２に示
す。符号Ｃ１〜Ｃ４は、発光素子１１〜１４からの光ビ
ームＢ１〜Ｂ４が光量制限部材３に照射されてできたビ
ームスポットの輪郭である。

【００２７】この光バリアセンサでは、発光素子１１〜
１４から発光される光ビームＢ１〜Ｂ４のビームスポッ
ト（の輪郭Ｃ１〜Ｃ４）が光量制限部材３の孔３１〜３
４と同心円状になることが望ましい。しかし、図２に示
すように、発光素子１１〜１４から発光される光ビーム
Ｂ１〜Ｂ４のビームスポットが光量制限部材３の孔３１
〜３４と同心円状にならない場合が生じ得る。

【００２８】本実施形態による光バリアセンサでは、光
量制限部材３の孔３１に調光部材３０を取り付けたの
で、図２の状態では受光素子２２〜２４は光ビームＢ２
〜Ｂ４（の一部）を受光するが、受光素子２１は光ビー
ムＢ１を受光しない。従って、発光素子１１〜１４と受
光素子２１〜２４との位置ずれ（方向ずれ）を受光素子
２１の受光信号、特に受光素子２１の光ビームＢ１の受
光の有無から検出することができる。

【００２９】印刷配線板２に光量制限部材３又は調光部
材３０を取り付ける構成としてもよい。受光素子として
はフォトトランジスタを用いてもよい。また、上記実施
形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限
定されない。

【００３０】

【発明の効果】本発明の光バリアセンサは、光量制限部
材の孔を狭める調光部材を当該孔に取り付けたので、受
光素子の受光の指向性を微調整することができると共
に、受光素子の指向性を高めることができ、受光素子の
有効開口角を鋭くすることができる。また、発光素子と
受光素子の位置ずれ（方向ずれ）を検出することができ
る。

【００３１】本発明の光バリアセンサは、調光部材は、
発光素子と受光素子とが対向する方向に穿孔された孔を
有するので、対向方向について受光素子の指向性を高め
ることができ、対向方向以外の方向について受光素子の
指向性を低下させることができ、反射物等による遮光物
の誤検出を防止することができる。また、調光部材の光
通過用の孔は光量制限部材の孔の内側に位置するので、
調光部材の光通過用の孔に光ビームが照射されているか
否かを受光信号から検出することができる。従って、受
光素子の受光面に光ビームがかかっている場合でも、調
光部材の光通過用の孔の中心と光ビームの光軸とが略一
致しないときにその位置ずれ（方向ずれ）を光ビームの
受光の有無から検出することができる。

【００３２】本発明の光バリアセンサは、調光部材の光
通過用の孔が調光部材の厚み方向に一様な内径の筒状を
なすため、この厚みを適切に厚くすることによって、受
光素子が有する有効開口角を効果的に狭めるべく変化さ
せることができ、結果として発光素子に対する受光素子
の指向性を任意の鋭さに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による光バリアセンサを説明
する断面図である。

【図２】図１に示す光バリアセンサにおいて、光量制限
部材を発光素子側から見た場合の光量制限部材とビーム
スポットとの関係の一例を説明する図である。

【図３】従来例による光バリアセンサを説明する断面図
である。

【図４】図３に示す光バリアセンサにおいて、光量制限
部材を発光素子側から見た場合の光量制限部材とビーム
スポットとの関係の一例を説明する図である。

【図５】図３に示す光バリアセンサにおいて、光量制限
部材を発光素子側から見た場合の光量制限部材とビーム
スポットとの関係の別の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１，２…印刷配線板 ３…光量制限部材 １１〜１４…発光素子 ２１〜２４…受光素子 ２４Ａ…受光面 ３０…調光部材 ３１〜３５…孔 Ｂ１〜Ｂ４…光ビーム Ｂ１０〜Ｂ４０…光軸 Ｃ１〜Ｃ４…輪郭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、この発光素子と対向する受
   光素子と、からなる光センサを複数個備え、各発光素子
   （１１〜１４）から発光される光ビーム（Ｂ１〜Ｂ４）
   の光軸（Ｂ１０〜Ｂ４０）が互いに平行である光バリア
   センサにおいて、 前記複数個の発光素子（１１〜１４）と前記複数個の受
   光素子（２１〜２４）との間に該受光素子に近接して光
   量制限部材（３）を設け、 光量制限部材（３）は各発光素子（１１〜１４）に対応
   する孔（３１〜３４）を備えて、各光センサの発光素子
   （１１〜１４）から発光された光ビーム（Ｂ１〜Ｂ４）
   が前記対応する孔（３１〜３４）を通過して前記対向す
   る受光素子（２１〜２４）に受光されるように配置され
   ており、 光量制限部材（３）の孔（３１）を狭める調光部材（３
   ０）を当該孔（３１）に取り付けたことを特徴とする光
   バリアセンサ。
2. 【請求項２】 調光部材（３０）は発光素子（１１）と
   受光素子（２１）とが対向する方向に穿孔された光通過
   用の孔（３５）を有し、 調光部材（３０）の光通過用の孔（３５）は前記光量制
   限部材（３）の孔（３１）の内側に位置することを特徴
   とする請求項１記載の光バリアセンサ。
3. 【請求項３】 調光部材（３０）の光通過用の孔（３
   ５）は、調光部材（３０）の発光素子（１１）側から受
   光素子（２１）側まで同じ大きさからなることを特徴と
   する請求項２記載の光バリアセンサ。