JPS592872B2 - 光センサ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハーフミラ−（半透鏡）を利用した光センサ
ーに関するものである。

従来の反射形光センサーにおいては投光器から一定方向
に向けである大きさの立体角をもって、あるいはほぼ平
行に光を照射する一方、もしもその照射領域範囲に被検
出物としての光反射物が存する場合にはその被検出物か
らの反射光を受光器が受光することによって被検出物の
存在が検出し得るように構成されているのが一般である
。

この場合投光器からの光が受光器に直接入射されるのを
防止する一方、受光器は外乱光は別として主に反射光の
みを受光すべくされる。

これは、被検出物が存しないにも拘わらず恰も存してい
るかの如く受光器が光を受光するのを防止するためであ
る。

したがって投光器近傍の投光経路および受光器近傍の受
光経路にはフード状の光ガイドが必要とされる。

投光器からの光がある立体角の範囲内に抑えられるよう
にして照射されるのはこの理由によるものである。

しかしながら、従来の光センサーにおいてはセンサー近
傍領域に被検出物が存していてもこれを検出し得ないと
いう欠点がある。

例えば第１図に示す如くケース１内に光ガイド付の投光
器２および受光器３を配置せしめた場合を想定すると、
斜線表示領域４内に被検出物が存する場合はその存在は
検出可能であるが、斜線表示領域４外に存する場合はそ
の存在の検出は不可能であるというものである。

尤も投光器２と受光器３との配置を変更するなり、光ガ
イドの変更によって検出可能領域は変更され得るが、そ
のような検出可能領域における被検出物のみを検出する
だけで十分といった限定条件下ではそのように構成され
た光センサもその限りでは一応の機能を果すことから、
特に問題は生じない。

しかし、そのように構成された光センサーにおいて致命
的な欠点はセンサー近傍に存する被検出物が検出されに
くいということである。

例えば極端ではあるが、被検出物５が点線表示の如く投
光器２直下に存する場合を想定すると、被検出物５から
の反射光は全く受光器３において受光され得ないという
ものである。

また、被検出物５が受光器３直下に存する場合にも被検
出物５は検出され得ないことは明らかである。

このような原因は結局投光経路と受光経路が全面的に−
ｉしていないことによって生じるものである。

全面的に一致する場合は理論上そのような不具合は生じ
ないからである。

また、従来の光センサーにおいては相異なる領域に存す
る被検出物を検出する場合は領域対応に光センサーを要
するという欠点がある。

よって本発明の目的は、投光経路と受光経路とが一致さ
れ、しかも相異なる２つの検出領域の少なくとも何れか
に被検出物が存する場合であってもその被検出物を検出
し得る光センサーを供するにある。

この目的のため本発明は、投光器からの光をノ・−フミ
ラーによってその光の方向とこの方向とは直交する方向
とに２分割し、これら分割に係る光を各々被検出物照射
用とする一方、分割に係る光の何れかが被検出物によっ
て反射された場合には反射光は同一経路を介し再びハー
フミラ−に戻るようになるが、その反射光をノ・−フミ
ラーを介して受光器方向にもっていくようにするもので
ある。

このように構成すれば、投光経路と受光経路とはハーフ
ミラ−と被検出物との間で一致されるから、たとえ被検
出物が被検出物に照射する光の出口近傍に存する場合で
あっても被検出物が確実に検出され得るものである。

以下、本発明による光センサーを第２図、第３図により
説明する。

先ず第２図は本発明による光センサーを一部断面として
示したものである。

図示の如（直方体状のケース１１の一端内部部分に本発
明に直接関係するセンサ一部を収容せしめ、残りの内部
空スペースにはセンサ一部より得られる検出出力を処理
する回路（図示していないが、増幅器やシュミットトリ
ガ回路等によりなる波形整形回路であり、検出出力を外
部にディジタル信号として出力するものである）を収容
されるべく構成したものである。

他の部分については特に説明は要しないが、センサ一部
は投光器（発光ダイオード等）１２と受光器（フォトト
ランジスタ等）１３の他、光経路形成体１４（１４ａ、
１４ｂ）よりなる。

光経路形成体１４には所定の状態でその内部に光経路と
しての光透過穴１９，２０が外部に連通して設けられて
おり、投光器１２、受光器１３はそれぞれ光透過穴１９
，２０に関連して図示の如く関係で取付されているとと
もに、光透過穴１９、２０の交叉する部分、即ち、内部
中心部２１には後述するが如く所定の状態で・・−フミ
ラー１６が取付されるようになっているものである。

ここで具体的な動作説明は後述するとして光経路形成体
１４について詳述すれば以下のようである。

即ち、光経路形成体１４は例えば適当な材質よりなる立
方体を適当に加工することによって得られるものである
。

第３図に示す如（立方体の相対向する一対の面間に円形
状の穴１９をそれら面と直交した状態で穿つ一方、その
穴１９の形成方向とは直交し、しかも一部（中心部）は
共通となるようにして他方の相対向する一対の面間にも
円形状の同じ大きさの穴２０を穿つようにするものであ
る。

この後一点鎖線表示の如く立方体を２分割し、中心部を
適当に削り取る加工を行なうようにするものである。

この後は予め用意しておいたノ・−フミラー１６を中心
部に固定した状態で元の立方体形状となるべく２分割さ
れた立方体部分１４ ａ ｔ １４ ｂを適当に接合固
定し、更に投光器１２、受光器１３を第１図に示す如く
投光面、受光面が内部方向に向けた状態で適当に取付す
ることによって得るものである。

この場合、穴１９゜２００内面は無反射状態となるべく
適当に処理される。

以上はセンサ一部の製造方法の一例であるが、センサ一
部の構成は図示のものには限定されない。

要はハーフミラ−１６に対して受光器１３、投光器１２
が所定の関係で配置されていれば目的は達成し得るから
である。

ただ、上記のようにして得、また構成する場合は・・−
フミラー１６が穴１９゜２００形成方向の何れに対して
も４５°の傾斜角度関係を採ることになり、その後も確
実にその角度関係を維持し得るというものである。

さて以上の如（にして得たセンサ一部は第２図に示す如
くにしてケース１１の一端内部部分に収容取付されるが
、この場合穴１９，２０の開口部に面するケース１１部
分には穴が穿たれ、それらの穴には透明な光透過板１７
，１８が嵌合取付される。

これは、穴１９、２０からの光は被検出物照明用のもの
であることから、ケース１１外部に透過させる必要があ
るからである。

この場合外乱光の入射を防止するためには光透過板１７
，１８の代りに投光器の光に合致したフィルター等を使
用することも可である。

光透過板１７，１８やフィルター等はその際塵埃や湿気
のケース１１内部への侵入を防止する機能をも果すこと
になる。

以上の如くにしてなる光センサーの動作は以下のように
説明される。

即ち、投光器１２が発光駆動されると、その投光面から
はほぼ平行状態にされた光がハーフミラ−１６方向に向
って照射され、その光はハーフミラ−１６においてほぼ
その半分の光量が反射により光透過板１８を介しケース
１１外部へ、また、残りはノ・−フミラー１６を通過し
た後、光透過板１７を介しケース１１外部へ照射される
ようになることは明らかである。

したがって、それら照射経路中に被検出物２２，２３が
存すれば、被検出物２２，２３は確実に検出され得るも
のである。

即ち、被検出物２３の場合にはその存在によって光透過
板１８からの光は被検出物の照射面にて反射され、反射
光の一部は元の経路を辿ってハーフミラ−１６に戻るよ
うになるものである。

その反射光はノ・−フミラー１６においてそのほぼ半分
の光量が投光器１２方向に向か５ 一方、残りはハーフ
ミラ−１６を介して受光器１３方向に照射されるもので
ある。

これにより受光器１３は被検出物２３からの反射光を受
光し得るわけである。

また、被検出物２２の場合には被検出物２２からの反射
光がノ・−フミラー１６においてその半分が受光器１３
方向に反射され、残りはハーフミラ−１６を介し投光器
１２方向へ照射されるものである。

よって、光センサーは受光器１３が何れかの反射光を受
光した際には受光した旨の信号をディジタル信号として
外部に出力することになる。

しかしながら、このような使用態様は用途如何によって
は極めて有効であるが、使用態様しては稀である。

したがって、通常の使い方としては光透過板１７，１８
の何れか一方は光吸収体あるいは無反射体として構成さ
れるところとなる。

尚、第２図中符号１５は接合固定部を示す。

本発明は原理的には以上のようなものであるが、実際構
成するに際しては使用目的や使用環境に応じ種々の考慮
が払われるべきである。

例えばケース外部からの反射光以外の光、即ち外乱光に
よって受光器が誤動作しないように投光器は例えば近赤
外領域の波長をもった光のみを発光するよう、また受光
器はその領域の光のみを受光するようにその波長感度特
性は適当でなければならない。

また、絞り機構を有しさせる場合は照射光と反射光とを
同−絞り機・構にて絞り得るから、容易に微細な被検出
物や図形パターン等をも検出可能となる。

以上説明したように本発明は、投光器からの光をハーフ
ミラ−によりその光の方向とこの方向に直交する方向と
に２分割して各た被検出物への照明用とする一方、これ
ら被検出物への照明用の光に対する反射光は各々元の経
路を辿って再び・・−フミラーに戻るようにされ、各々
の反射光はその一部がハーフミラ−により同一の受光器
方向に向うように構成されたものである。

したがって、被検出物への照明経路と反射光経路とは同
一とされるから、被検出物照明光出口近傍に被検出物が
存する場合であっても確実に被検出物を検出し得るとい
う効果がある。

また、特殊な使用態様ではあるが、相異なる位置に存す
る被検出物を論理和的に検出し得るという効果も併せて
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係る光センサーの説明図、第２図
は、本発明による光センサーの一例での一部断面正面図
、第３図は、その光センサーにおける光経路形成体の製
造方法を説明するための図である。 １１・・・・・・ケース、１２・・・・・・投光器、１
３・−・・・・受光器、１４・−・・−・光経路形成体
、１６・・・・・・ノ・−フミラー、１７，１８・・・
・・・光透過板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 投光器からの光をハーフミラ−により該光の方向に
   同一の第１の方向と該方向と直交する第２の方向とに２
   分割し各々を被検出物への照明用とする一方、該照明用
   の光の各々に対する被検出物からの反射光は元の経路を
   逆に辿って再びハーフミラ−に戻るようにされた後、該
   ミラーを介し反射または透過により上記第２の方向とは
   逆の方向に設けられた同一の受光器によって受光される
   べくなした構成を特徴とする光センサ−。