JPS61139720A - 光学式センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光学式センサの改良に係り、特に情報機器等の
機械装置部に設けるに好適な光学式セン一〆ズｆＳ。

〔発明の背景〕

従来の装置、例えばビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ
）のテープ駆動部は第１０図のよりに各所に発光ダイオ
ードＬＥＤとフォトダイオードＰＤとからなるフォトイ
ンタラプタが形成されており、カセットの挿入確認、テ
ープのたるみ検出などを行っている。これらは電気配線
ＬＷを必要とするが、取付場所がプリント板から離れた
ところになることが多く、シャーシ１６上を布線しなけ
ればならない。この作業は自動化が困難であり、コスト
高の要因となっているうまた、シャーシ１６には磁気ヘ
ッドなど電気ノイズを嫌う部品があるが、その近くＫこ
れらのセンサ用配線を行うことは極力避けなければなら
ない。

このため、光学式センサと用いることも考えられ、例え
ば、特開昭５７−７９６号公報に開示されたような光学
式センサを用いることが考えられる。

しかし、上記公報に示されたセンサは、光源と検知部間
及び検知部と受光部間は、夫々異る光フアイバ路あるい
は光導波路として独立している。また、複数の検知部に
対応して、光フアイバ導波路８０、〜８３や光遅延線４
６〜４９を有し、複数の検知部の配置に応じて複雑な配
線を余儀なくされる。

〔発明の・目的〕

本発明の目的は布線作業をなりシ、組立を自動化し易く
すると共に、電気ノイズの影響を排除することのできる
、光学式センサを提供することにある。

〔発明の概要〕

このため本発明においては、投光部および受光部から、
導波路板に内蔵された複数の光導波路によシ導波路板上
の必要個所まで光を導き、導光ポストによシ導波路板外
に検知部を構成するようにした。

〔発明の実施例〕

以下本発明の原理について説明する。ｇ２図は基本構成
を示すもので１は周知の光導波路板である。ガラスある
いは半導体を用いたもの等積々のものが適用可能である
つぶ、実用的にはプラスチック導波路が適している。例
えば高屈折率モノマの入った半ゲル状フィルムに、フォ
トマスクラ用いて導波路部分だけ露光するように紫外線
照射を行い、照射されない未反応部分の高屈折率イオン
を低屈折率イオンと交換することにより製造する方法等
が知られている。このようにして作られた導波路２１お
よび２２は、各々一端を投光部としての発光ダイオード
（ＬＥＤ）３、受光部用フォトダイオード４に対向する
よつ、導波路板１の端部に露出される。また各導波路２
１．２２の自端は検知部の直Ｔまで導びかれる。

検知部は、例えばｌｉ’ＴＲ，において、カセットがロ
ーディングされた事を確認する場合には、カセットホル
ダに設けた遮光片５で光ビームを遮断して、またテープ
がたる゛んではずれた事の検出には、それまでテープで
遮光されて、いた光ビームがつながることにより検出す
るものである。また場合によっては反射により投光部と
受光部を結合する方法でもよい。従って導波路板１から
離れた空間に検出用の光ビームを通すことが重要である
。このため第２図においては、導光ポスト６１及び６２
を設けた。導波路板１中の導波路２１から導光ボ・スト
ロ１で光を垂直に取出し、検出光ビームとして空間を飛
ばせた後、再び導光ポスト６２により導波路２２へと光
を戻している。

第３図、第４図に導光ポストの詳細図を示す。

導光ポスト６１．６２は例えばプラスチックロッドレン
ズを用いるが、勿論、ガラスロッドレンズでも良い。そ
の底面を４５°斜めに切断研磨したものを用い、必要に
応じてアルミメッキ等により反射＠７１，７２を形成す
る。これは導波路板１の基体屈折率が通常１．４〜１．
５程度であるので、その中に埋め込まれた導光ポスト６
１．６２との屈折率差があまり大きくなく、全反射を利
用できないためである。したがって例えば導光ポスト６
１．６２の底部周辺を空洞にするならば反射鏡７１．７
２は省略することも可能である。

導光ポスト６１，６２の頭部には反射＊Ｓ１゜８２を設
けるつこれは金属あるいはプラスチック製の筒形内面斜
鏡であり、光軸・焦点調整したあとは導光ポストａｉ、
６２にそれぞれ固定されるものとする。

投光部３から出た光は導波路２１を通り導光ポスト６１
のロッドレンズの側面よら入射して反射’ａ７５．で上
方に向きを変える。ロッドレンズを１／２ピツチより短
かくしであるので導光作用により光束を絞りながらロッ
ドレンズ上部より出射する。これを反射鏡８１で反射さ
せると、導光ポスト６１と６２の間の空間で焦点を結び
再び光束を広げながら反射鏡８２に向う。導光ポスト６
２に於いては全く逆の順序で光が通り、導波路２２を通
ってフォトダイオード（受光部）４に達する。

このような構成においては、導光ポストの間にある検出
点付近で焦点を結ぶので、遮光板５の位置に対して非常
に急峻な検出を行うことができる。

なお第３図、第４図の導光ポスト６１．６２ではロッド
レンズの底部の側面で導波路２１．２２と接続している
ため、光軸中心と周辺とで光路長が異なり、正確な焦点
を結ぶことはできないが、実用的には充分である。さら
に正確な焦点を結ぶためには、導光ポスト底部も頭部と
同様の構造にし、ロッドレンズの両端を光軸に直角にす
ればよい。

次に導光ポストの第２の実施例を第５図、第６図により
説明する。第３図、第４図と異なるのは、導光ボス・ト
の構造をより簡素化したことである。

導光ボス）９１．９２は例えばアクリル、ガラス等の透
明材で出来た丸棒の底部および頭部を斜めに切断したも
のである。さらに必要に応じて全体にアルミメッキ等の
方法で反射膜をコーティングし、人出射口にそれぞれ窓
１０１，１０２，１１１及び１１２を設ける。

導波路２１からの光は、窓１０１から導光ポスト９１に
はいるが、導波路２１の端面が平面で、窓１０１が円筒
面であるため水平方向には導光作用があシ、垂直方向の
偏平ビームとなる。斜めになった底面で反射されて上方
へ向うが、導光ポスト９１はロッドレンズではないので
導光作用はなく、壁面での反射によシ頭部まで伝搬する
。頭部も底面と同様に斜めになっているので水平方向に
光軸を変えるが、この時、導波路２１から導光ポスト９
１への入射光軸に対し直角の方向へ反射させるならば、
水平方向に偏平なビームとなって窓１１１へ向う。窓１
１１もやはり円筒面になっているため導光作用があり、
光束を細められて出射する。導光ポスト９２においても
全く逆の経路を通って同じように光が伝搬し、４波路２
２へと導びかれる。

このような構成においては、導光ポストを簡単な射出成
形で大量に安価に作ることができる。

なお射出成形の際に、窓１０１，１０２，１１１及び１
１２０部分に凸レンズを形成すればさらに導光性能を高
めることができる。

また導光ポストへの入射光軸と出射光軸を直交させるな
らば、円柱レンズを直交された光学系が形成させるので
、空間伝搬部の光束がある程度細くなり、遮光板の動き
に対して急峻な検出を行うことができろう 次に、導光ポストの第３の実施例を第７図により説明す
る。導波路板１の中に光導波路２１゜２２を設け、その
先端に細長い穴１３１，１３２を設ける。この穴の中に
Ｓ字状に曲げたロッドレンズ１２１，１２２を向い合わ
せて図のように固定する。この時ロッドレンズの長さは
、両ロッドレンズの対向した空間で焦点を共有するよう
に決めておく。このようにすると投光部（ＬＥＤ）３の
光は導波路２１を通ってロッドレンズ１２１に入り、曲
ったロッドレンズ中を集束しながら進み、検知部で焦点
を結んだ後、ロッドレンズ１２２に入る。全く逆の光跡
で導波路２２に入り、受光部（フォトダイオード）４に
達する。本方式によれば、反射鏡を設けることなく光を
空中に導くことができ、より簡単な構造で７オトセンサ
を構成でる。

次に、導光ポストの第４の実施例を第８図により説明す
る。第７図と異なるのはロッドレンズ１２１．１２２の
代りに、Ｍ２の導波路板１４１゜１４２を用いたことで
ある。このようにすると、ロッドレンズを曲げたりする
必要がなく、導波路板１の一部として同時に作グておき
、切り出して第２の導波路板１４１，１４２とじ長大１
３１゜１３２に差し込めばよいのそ、さらに裏作および
構造が簡単になる。１５１．１５２は、光導波路を示す
。

第９図は、光学式センサを論理的に動作させるための一
例を示す。

２組の遮光板５１及び５２に夫々対応させて、導光ポス
ト６１１，６２１と、６１２，６２２の２組以上設け、
これらをカスケードに接続したもので、いずれかの遮光
片５１または５２が光ビー多くすることができ、より信
頼性の高い装置をコスト上昇なしで作れるという“効果
がある。なお、第９図で導光ポストを用いたが、これは
空間伝搬時の光損失の少いｉ法としてｗｃａ図のロッド
レンズ方式を選んだのであって、例えば全体の光路長を
短かくし出力の大きな光源を用いるならば、第５．６図
で示した導光ボス）９１．９２を用いてもよい、、また
、第９図の導光ポスト６１．６２間を反射による方法で
結合してもよく、その場合にはいずれかの反射が行なわ
れなくなる場合に受光しなくなる。　　　　− これらは、その使い方によって、論理要素のアンド、オ
ア、ナンド、インヒビット、排他オア等として用いるこ
とができる。

第１図は、本発明の一実施例として、ビデオ・テーク−
レコーダへ適用した光学式センサの斜視図である。

シャーシ１６上に導波路板１を貼付け、その必要個所に
導光ポスト６１１〜６１５，６２１〜６２５を立てるつ
必要に♂じて、下向きに導光ポスト６１５．６２５を立
てれば、シャーシ１６の裏側での検出もできる。各先導
波路２１１〜２２５は、それらの一端は、導波路板１の
側面に露出しており、これらに対向するように、プリン
ト板１７に：発光ダイオードＬＥＤ　（投光部）３１〜
３５及び、フォトダイオードＰＤ（受光部）４１〜４５
を取付け、これらを直接あるいは光ファイバーにより光
学的に接続する。

プリント板１７は、光学式センサ欅用であっても、ある
いは、例えば、フロントパネル用プリント板の一部を用
いるなど、共用することもでさる。

このような構成によればフォトセンサに関しては機械装
置部に電気あるいは光フアイバー配線する必要がないの
で、布線作業を大幅に減らすことができると共に、磁気
ヘッド等の近くの電気配線を減らせるのでノイズの影響
を低減できるという効果がある。またこれまで布線作業
がネックになっていた場所へも新、たにフォトセンサを
導入できるので、装置全体の機ｉ巳・信頼性をより高め
ることができろう 〔発明の効果〕 本発明によれば、検知部の近くに布線することなくフォ
トセンサを設ｉるこ左ができるので、組立作業の自動化
を容易ならしめ生産性を向上させるのみなちず、電気ノ
イズの問題を低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例をＶＴＲに適用して示す光学
式センサの斜視図、第２図は本発明の基本構成を示す斜
視図、第３図は導光ポストの第１実施例側面図、第４図
はそのＩＶ−１１Ｖ断面図、第５図は導光ポストの第２
の実施例側面図、第６図はその■−■断面図、第７図は
導光ポストの第３の実施例側面図、第８図は導光ポスト
の第４の実施例側面図、第９図は検知部の論理を取る実
施例の側面図、第１０図は従来のＶＴＲの光学式センサ
を示す斜視図である。 １・・・導波路板、２群・・・先導波路、３群・・・投
光部、４＃Ｐ・・・受光部、５・・・遮光片、６群、９
群・・・導光ボ冨１　図 ７３図 ４Ｚ 弔ｇ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遮光および透光との間に変位する検知部と、この検
   知部を介して投光部と受光部とを光学的に接続したセン
   サにおいて、複数の光導波路を内蔵した導波路板と、一
   端が夫々上記光導波路につながり他端同士が上記検知部
   を介して結合するように上記導波路板上に立設した複数
   の導光ポストと、上記光導波路の少くとも１本の一端に
   光学的に接続された投光部と、上記光導波路の少くとも
   他の１本の一端に光学的に接続された受光部とを設けて
   成る光学式センサ。 ２、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストがロッドレンズの少くとも一端に反射鏡を設けた
   ものであることを特徴とする光学式センサ。 ３、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストが両端を斜めに切断した透明棒であることを特徴
   とする光学式センサ。 ４、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストが、両端を４５°斜めに切断しかつ入射光軸と出
   射光軸とが互いに直交するような向きである透明丸棒よ
   り成ることを特徴とする光学式センサ。 ５、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストが、射出成形法により入出射口に導光レンズを形
   成したことを特徴とする光学式センサ。 ６、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストが、ロッドレンズを曲げて前記光導波路からの光
   を前記導波路板の外へ導くようにしたものであることを
   特徴とする光学式センサ。 ７、特許請求範囲第１項記載のものにおいて、前記導光
   ポストが、前記光導波路中の光を前記導波路板の外へ導
   出する第２の導波路板であることを特徴とする光学式セ
   ンサ。