JPS63262529A

JPS63262529A - 光電センサ

Info

Publication number: JPS63262529A
Application number: JP9707687A
Authority: JP
Inventors: Masami Yamakawa; 山川　正己
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-10-28

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】［産業上の利用分野］この発明は集光光学系と光電素子を備えた光電センサに
関する。

［従来の技術］従来より光電センサの投光器、受光器は、いずれも箱形
のケースの壁に円形の孔を穿って凸レンズを固着し、そ
の焦点に発光ダイオードなどの発光素子、又はフォトト
ランシタなどの受光素子による光電素子を設け、凸レン
ズから光電素子に至る光の経路を妨げないように点灯駆
動回路、又は信号増幅回路、および動作表示灯、可変抵
抗器などの部品をケースの内壁面に固着して各部品間を
電気的に接続し、入力端子と出力端子に電線コードを接
続してケース外に導出し、蓋を閉じた構造になっている
。

第４図は、このような従来の光電センサを示す図で、図において、ＡはケーシングＢの前面に設けた集光用の
凸レンズ、２１は凸レンズＡの集光点位置に設置された
光電素子、２２は配線基板、２３は配線基板２２上に配
設される各種電子部品、２４は動作表示灯である。

なお、３はケーシングＢの裏パネル、Ｃは動作表示灯と
配線基板２２との配線である。

［発明が解決しようとする問題点］近時、光電センサはユーザより小型化の要請か高まり年
々小型化して来ているか、構造上小型化を妨げる二つの
問題点か存在している。

第１の問題点は、光電センサの組立作業性に関するもの
である。

すなわち、光電センサのケースの内壁に部品を取り付け
るにはケースの内部にドライバ、ビンセット、ハンダご
てなどの工具を挿し込んで作業を行なわなければならず
、ケースか小さくなればなるほど作業がやり辛くなるこ
とである。

このように光電センサの小型化と組立作業の能率化とは
互いに矛盾することとなる。

第２の問題点は、集光光学系に凸レンズを用いているた
め、光電素子に至る光の経路の円錐状をした可成り大き
い空間を必要とすることである。

つまり、光電センサの性能を良くするにはレンズの口径
を大きくして入光量を増加させ、レンズの集光距離も適
当に長くして外乱光の影響を少なくすることが望ましい
。

したがって、大きな口径と長い焦点距離のレンズが求め
られるのて大きな円錐状空間を必要とするわけである。

このように、光電センサの小型化と光学特性の向上とは
互いに矛盾することとなる。

この発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、前述
の小型化を妨げる二つの問題点を解決して組立作業性が
よく、光学特性かよい、小型化された光電センサを提供
することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］この発明は、光電センサの投光器の機能を集光機能と点
灯駆動機能とに、受光器の機能を同様に集光機能と信号
増幅機能とに分解して、それぞれの機能を担当させた構
成ブロック、すなわち、集光ブロックと電子回路ブロッ
クとによって構成し、別個に組み立てて完成させたのち
合体させて固着するようにしだものである。

また、集光ブロックは透光窓から集光点に至る光の経路
を内部の反射鏡により、自らの内部に折り畳んて包含す
る構造にしだものである。

［作用］この発明の光電センサは、投光器、受光器ともに集光ブ
ロックの透光窓の口径を大きく取っているのて、受光器
の場合、入光量が増加して感度が向上し、かつ、焦点距
離を長く取っているのて指向角度が狭くなり外乱光の影
響を受けることが少ない。

投光器の場合は、長い焦点距離により発光ダイオードの
像が小さく結ぶのて、像の輝度が高くなり信号光の有効
到達距離が伸びている。

以上のように、投光器、受光器、いずれも光学的性能の
向上か著しい。

また、集光ブロックと電子回路ブロックとを、別個に設
計できるのて小型化が容易となり、生産も別々の工程て
行なえるのて生産性の向上も著しい。

［実施例］以下にこの発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、光電センサの受光器の第一実施例を示す図で
、図外の投光器から放射された信号光をフォトトランジ
スタによる光電素子２１て受光して電気信号を出力する
ようになっているこの受光器は、集光ブロック１と電子
回路ブロック２とによって構成されている。

集光ブロック１は透明樹脂、又は近赤外光は透過させる
が波長８００ｎｍ以下の光をカットする可視光カットの
樹脂で形成され、その中央部には円形の透光窓１１、前
面上方部に覗き窓１５、および下面にプラグ差込み孔１
６が設けられている。透光窓１１の内面には、中心部に
直径約１／３の凸面の反射鏡１３が真空蒸着によって形
成され、透光窓１１の外周部には保持枠１７が形成され
ている。

凹面鏡１２は、中心部に貫通孔による透光部１４が設け
られ、鏡面が前記の反射鏡１３に向い合うように保持枠
１７に圧入固着して信号光りの集光光学系を構成してい
る。（第２図参照）集光ブロック１の内面は透光窓１１
、覗き窓１５を除き外光が入光する所を金属蒸着や塗装
などを施し、有害な外乱光や電気ノイズの侵入を防ぐた
めの外光遮断膜１８を形成している。

電子回路東Ｘブロック２は、配線基板２２に光型素子２
１、電子部品２３、動作表示灯２４、配線コネクタ２５
が実装されて構成されている。

光電素子２１はフォトトランジスタ、又はフォトタイオ
ートか使用され集光フロックｌの集光点ｆ２　（第２図
参照）に合致する位置に設置され、動作表示灯２４は覗
き窓１５の凹所に嵌合する位置に、配線コネクタ２５は
プラク差込み孔１６に嵌合する位置に、複数の電子部品
２３は配線基板２２の所要の位置に、それぞれ実装され
ている。

封止パネル３は、絶縁パネル３１と、その内面に設けら
れた金属板などによる導体面３２によって構成されてい
、る。

集光ブロック１の集光状況は、第２図のように投光器（
図外）から到来した信号光りか透光窓１１を通過して凹
面鏡１２に到達し、ここで反射して凹面鏡１２の焦点ｆ
、に向って集光するが、焦点ｆ１の手前に設けられた凸
面の反射鏡１３によって再び反射して集光点ｆ２に集光
される。

集光された信号光りは光電素子２１のフォトトランジス
タに入光し、ここで電気信号に変換されす、抵抗などに
よる電子部品２３て構成された増幅回路で増幅されて、
電気信号として配線コネクタ２５によって外部に出力す
るとともに動作表示灯２４を点灯させる。

配線コネクタ２５は電子回路ブロック２が必要とする電
源を外部から供給する働きをも兼ねている。

なお１本実施例では、反射鏡１３に凸面鏡を用いている
が、焦点距離を短くしたいときは平面鏡を採用すればよ
い。

透光窓１１は単なる平面てなく、非球面や凸面の曲率な
持たせれば、光学系の球面収差の補正や焦点距離の調節
ができる。

透光部１４は貫通孔は設けず凹面鏡１２を透明の素材で
形成すれば光学系を密封することかてき、湿った外気に
よって凹面鏡１２、反射鏡１３の鏡面か結露することが
ない。

封止パネル３は、光電センサの蓋として内部の構成ブロ
ックを密封して固定し、シールド導体３２によって外部
からの電気的ノイズを遮蔽し、電子回路ブロック２の誤
動作を防いている。

なお、絶縁パネル３１の代りにトランスファ成形法やイ
ンジェクション成形法などにより樹脂を注入して電子部
品を封止するとともに一体化すれば電子回路ブロック２
の耐温性、防水性が高まり、信頼性か向上する。

次に第２実施例を第３図にもとづいて説明する。

第３図は第１実施例の電子回路ブロック２を集積化して
、そのほとんどの機能をワンチップの集積回路２′とし
、透光部１４の後方の窪みに埋め込んたものて、更に小
型化とコストダウンか可能となった。

［効果］以上述べたように、本発明の光電センサは、従来のよう
にケースの狭い内部に工具を差し込んて組立作業を行う
などの煩雑な手作業が全く無くなり、自動部品搭載機や
自動組立機などによる大量生産の工程にのせることかで
き、大幅なコストダウンが可能となった。

また、集光ブロック１によって光の経路に必要な円錐状
の空間を折り畳むようにして自らの内部に包含している
ので、形状が極めて扁平となり小型化されている。（例
えば、従来技術にくらべ、厚みで約３分の１以下となる
。）したがって、工場、事務所、店舗、家庭などに設置する
とき、従来のように壁に埋込み孔をあける必要がなく、
壁表面に直接取り付けても美観を損なわず設備工事も簡
単である。

また、投光器、受光器、いずれも小型ながら光学系の口
径が大きく、かつ、焦点距離も長いのて受光器の入光量
が増大して感度が向上し、投光器の発光ダイオードの像
が小さく結ぶので輝度が高まり、この相乗効果により透
過型の場合は投光器と受光器との対向距離が著しく長く
なり、反射型の場合は、光電センサと対象物体との検出
間隔距離が著しく長くなり、対象物の検出か極めて容易
となる。

さらに、電子回路ブロックをワンチップのＩＣや、ＬＳ
Ｉとして集積化すれば、全体かレンズ形状に集約化され
て極めて小型化された性能の良い光電センサが得られる
こととなる。

また、量産効果によって著しく低価格となり、光電セン
サそのものの用途拡大に大いに寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光電センサの受光器の第１実施例を示す一部
断面構成図、第２図は、集光ブロックの集光状況を示す
説明図、第３図は第２実施例を示す一部断面略図て、第
４図は光電センサの縦断面図である。　　。図において、１　・・・　・・・　集光ブロック２　・・・　・・・　電子回路ブロック１１−・・　・
・・　透光窓、１２　・・・　・・・　凹風面鏡１３　・・・　・・・　反射鏡１４　・・・　・・・　透光部２１　・・・　・・・　光電素子２２　・・・　・・・　配線基板２３　・・・　・・・　電子部品ｆ２　・・・　・・・　集光点出願人　　山　　　川　　　正　　　巳第２図

Claims

【特許請求の範囲】

内面に反射鏡を形成した透光窓に、透光部を有する凹面
鏡を、互いに鏡面が向い合うように設置してなる集光ブ
ロックに、光電素子、電子部品、および配線基板によっ
て構成された電子回路ブロックを、光電素子が集光ブロ
ックの集光点に位置するように組み立てて固着し、一体
化したことを特徴とする光電センサ。