WO2023067757A1

WO2023067757A1 - 反射型光センサ

Info

Publication number: WO2023067757A1
Application number: PCT/JP2021/038923
Authority: WO
Inventors: 章弘舘小路; 悦司大村
Original assignee: 株式会社京都セミコンダクター
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2023-04-27
Also published as: JPWO2023067757A1

Abstract

【課題】結合効率を向上させることができる反射型光センサを提供すること。【解決手段】発光素子(3)の光が被検知物(OB)で反射された反射光を受光素子(4)で検知して被検知物(OB)を検知する反射型光センサ(1A)は、楕円を長軸回りに回転させた回転楕円面の部分凹面を夫々反射面とする第１、第２凹面鏡(5,6)が形成された開放箱状のケース(2)を有し、第１凹面鏡(5)の一方の焦点を第２凹面鏡(6)の一方の焦点と一致させて共通焦点(F0)とし、第１凹面鏡(5)の他方の焦点の第１焦点(F1)と第２凹面鏡(6)の他方の焦点の第２焦点(F2)とが重ならないように第１、第２凹面鏡(5,6)がケース(2)の開放側に向けて開放状に形成され、発光素子(3)が第１焦点(F1)の位置から第１凹面鏡(5)に向けて照射した光が、第１凹面鏡(5)で反射されて共通焦点(F0)又はその近傍の被検知物(OB)に照射され、被検知物(OB)で反射された反射光が第２凹面鏡(6)で反射され、第２焦点(F2)の位置で受光素子(4)が反射光を検知するように構成された。

Description

反射型光センサ

　本発明は、光を照射して被検知物で反射された光を検知することにより被検知物を検知する反射型光センサに関する。

　従来から、光を照射して近接する被検知物で反射された反射光を検知することにより、被検知物を検知する反射型光センサが広く利用されている。反射型光センサは、被検知物を非接触で検知することが可能なので、例えば回転角の検知、物体端部の検知のような用途において一般的に利用されている。

　反射型光センサは、例えば特許文献１のように、発光素子と受光素子と、これらの間に配設された遮光壁を有し、発光素子が照射した光が被検知物で反射し、この反射光を受光素子で受光するように構成されている。そして、受光素子の出力が反射光の有無、反射光の強度によって変動することを、被検知物の検知に利用している。

特開２００１－３０８３７２号公報

　特許文献１の反射型光センサでは、発光素子が近接する被検知物に拡散光を照射する。それ故、発光素子が発した光の大部分は被検知物に照射されるが、被検知物が高い反射率を備えていても、被検知物で反射された光のうち受光素子に入射する光は僅かである。例えば、発光素子が発した光に対する受光素子に入射する光の割合を結合効率としたときに、特許文献１の反射型光センサにおける光線追跡シミュレーションの結果では、結合効率は３％程度であり、結合効率の向上が望まれている。

　本発明の目的は、結合効率を向上させることができる反射型光センサを提供することである。

　請求項１の発明の反射型光センサは、発光素子と受光素子を備え、前記発光素子の光が被検知物で反射された反射光を前記受光素子が検知することによって前記被検知物を検知する反射型光センサにおいて、楕円を長軸回りに回転させた回転楕円面の部分凹面を夫々反射面とする第１凹面鏡と第２凹面鏡が一体的に形成された開放箱状のケースを有し、前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１凹面鏡の一方の焦点を前記第２凹面鏡の一方の焦点と一致させて共通焦点とし、且つ前記第１凹面鏡の他方の焦点である第１焦点と前記第２凹面鏡の他方の焦点である第２焦点とが重ならないように前記ケースの開放側に向けて開放状に形成され、前記発光素子が前記第１焦点の位置から前記第１凹面鏡に向けて光を照射し、前記第１凹面鏡が反射した光を前記共通焦点又は前記共通焦点の近傍の前記被検知物に照射して反射された前記反射光を前記第２凹面鏡が反射し、前記第２凹面鏡が反射した前記反射光を前記受光素子が前記第２焦点の位置で検知するように構成されたことを特徴としている。

　上記構成によれば、反射型光センサは、回転楕円面の部分凹面を夫々反射面とする第１、第２凹面鏡が一体的に形成されたケースを有する。第１、第２凹面鏡は、各々の一方の焦点を共通焦点とし、且つ各々の他方の焦点が重ならないように形成されている。そして、第１凹面鏡の共通焦点ではない第１焦点の位置の発光素子が、第１凹面鏡に向けて光を照射し、第１凹面鏡で反射された光が共通焦点又はその近傍に位置する被検知物に照射される。被検知物で反射された光は、第２凹面鏡で反射され、第２凹面鏡の共通焦点ではない第２焦点の位置の受光素子に入射する。第１焦点の位置から発せられた光は、第１凹面鏡によって共通焦点に集光されるので、発光素子の光の大部分が被検知物に照射され、被検知物で第２凹面鏡に向けて反射される。この反射光は共通焦点またはその近傍で反射されたので、反射光の大部分が第２凹面鏡で反射されて第２凹面鏡の第２焦点に集光され、第２焦点の位置の受光素子に入射する。従って、発光素子から照射された拡散光を集光して被検知物に照射し、その反射光を集光して受光素子が検知することができるので、発光素子が発した光に対する受光素子に入射する光の割合を結合効率としたときに、結合効率を向上させることができる。

　請求項２の発明の反射型光センサは、請求項１の発明において、前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１焦点と前記第２焦点が、前記共通焦点を挟んで同一直線上に位置するように形成されたことを特徴としている。
　上記構成によれば、第１焦点と第２焦点が共通焦点を挟んで同一直線上にあるので、発光素子と受光素子を配設したときに、発光素子と受光素子の間に被検知物の検知位置が設定され、検知位置に被検知物を容易に合わせることができる。

　請求項３の発明の反射型光センサは、請求項１の発明において、前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１焦点と前記共通焦点を通る前記第１凹面鏡の長軸と、前記第２焦点と前記共通焦点を通る前記第２凹面鏡の長軸とが、前記共通焦点で所定の交差角で交差するように形成されたことを特徴としている。
　上記構成によれば、発光素子と受光素子を配設したときに、ケースの外に共通焦点を配置することができる。従って、反射型光センサから離隔した位置に被検知物の検知位置を設定して非接触で被検知物を検知することができ、被検知物と反射型光センサの衝突による被検知物の破損、反射型光センサの破損を防止することができる。

　請求項４の発明の反射型光センサは、請求項１の発明において、前記ケース内に前記発光素子及び前記受光素子が収容され、前記発光素子の光が透過する封止樹脂が前記ケース内に充填されたことを特徴としている。
　上記構成によれば、封止樹脂によって発光素子と受光素子と第１、第２凹面鏡の反射面を保護して、被検知物との衝突による反射型光センサの破損を防止することができる。

　請求項５の発明の反射型光センサは、請求項１の発明において、前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡の間に、前記発光素子の光が前記第２凹面鏡に直接入射することを防止する遮光壁を有することを特徴としている。
　上記構成によれば、発光素子の光が被検知物で反射されずに受光素子に入射することを防いで、被検知物の誤検知を防止することができる。

　本発明の反射型光センサによれば、結合効率を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る反射型光センサの平面図である。図１のII－II線断面図である。楕円の説明図である。反射型光センサの組み立て説明図である。実施例１に係る反射型光センサにおける光線追跡シミュレーション結果の例である。実施例１に係る反射型光センサにおける被検知物までの距離ｈと結合効率の関係を示す図である。本発明の実施例２に係る反射型光センサの図２に相当する断面図である。実施例２に係る反射型光センサにおける光線追跡シミュレーション結果の例である。実施例２に係る反射型光センサにおける被検知物までの距離ｈと結合効率の関係を示す図である。実施例２に係る反射型光センサにおける被検知物までの距離ｈと、第１、第２凹面鏡の長軸の傾き角と、得られる結合効率の最大値の関係を等高線状に示す図である。実施例１に係る反射型光センサの変形例を示す平面図である。

　以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

　図１、図２に示すように、反射型光センサ１Ａは、直方体の上面が開放された開放箱状のケース２と、発光素子３と受光素子４を有する。尚、ケース２の開放側を反射型光センサ１Ａの上方として説明するが、用途等に応じて様々な姿勢で反射型光センサ１Ａを使用することができる。

　ケース２の内側底部には、第１凹面鏡５と第２凹面鏡６が、ケース２の開放側に反射面が臨む開放状に一体的に形成されている。第１凹面鏡５は、楕円Ｅ１を長軸回りに回転させた回転楕円面の部分凹面を反射面として形成されている。第２凹面鏡６は、楕円Ｅ２を長軸回りに回転させた回転楕円面の部分凹面を反射面として形成されている。

　楕円Ｅ１と楕円Ｅ２は、図３のようにｘｙ平面上でｘ²／ａ²＋ｙ²／ｂ²＝１で表される楕円Ｅにおいて、例えばａ＝４ｍｍ、ｂ＝３．５ｍｍとした同じサイズの楕円であるが、異なるサイズの楕円でもよい。尚、ａ＞ｂの場合に、ｃ＝（ａ²－ｂ²）^1/2として、（ｘ，ｙ）＝（ｃ，０），（－ｃ，０）の位置が楕円Ｅの２つの焦点である。

　図１、図２のように、第１凹面鏡５を形成する楕円Ｅ１の一方の焦点を、第２凹面鏡６を形成する楕円Ｅ２の一方の焦点と一致させて共通焦点Ｆ０としている。そして、楕円Ｅ１の他方の焦点を第１焦点Ｆ１とし、楕円Ｅ２の他方の焦点を第２焦点Ｆ２としたときに、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が重ならないように第１凹面鏡５と第２凹面鏡６が形成されている。このとき、第１凹面鏡５と第２凹面鏡６は、共通焦点Ｆ０を含み且つ第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の間を通る平面が境界となるように形成される。ここでは、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が、共通焦点Ｆ０を挟んで同一直線上（直線Ｌ上）に位置するように第１凹面鏡５と第２凹面鏡６が配置され、第１凹面鏡５と第２凹面鏡６の境界は直線Ｌに直交する。

　ケース２は、例えば樹脂成型によって直方体の上面が開放された箱状に形成されると共に、内側底部に第１、第２凹面鏡５，６に対応する楕円Ｅ１，Ｅ２の各回転楕円面の部分凹面が形成される。そして、例えば金、チタンのような金属を含む反射膜５ａ，６ａが、少なくともこれら部分凹面に形成されて、第１、第２凹面鏡５，６がケース２に一体的に形成されている。第１凹面鏡５と第２凹面鏡６の間の境界部分には、ケース２の内側底部から開放側に向かって延びる遮光壁７が、第１凹面鏡５と第２凹面鏡６を区画するように形成されている。

　ケース２の開放側端部には、１対の第１リードフレーム８ａ，８ｂ及び１対の第２リードフレーム９ａ，９ｂの位置決めのために、ケース２の開放側端面２ｅから底部側に凹入させた凹部２ａ～２ｄが形成されている。凹部２ａに載置されて固定される第１リードフレーム８ａの先端部の片面には、発光素子３が固定されている。第１リードフレーム８ａは、発光素子３の光が出射される発光面が第１凹面鏡５に臨むように、且つ発光素子３が第１焦点Ｆ１の位置に配置されるように凹部２ａに固定される。このとき発光素子３は、ケース２内に収容される。尚、凹部２ａ～２ｄが形成されず、他の方法で位置決めされてもよい。

　凹部２ｃに載置されて固定される第２リードフレーム９ａの先端部の片面には、受光素子４が固定されている。第２リードフレーム９ａは、光を入射させる受光素子４の受光面が第２凹面鏡６に臨むように、且つ受光素子４が第２焦点Ｆ２の位置又は第２焦点Ｆ２の近傍に配置されるように凹部２ｃに固定される。このとき受光素子４は、ケース２内に収容される。

　図２のように、発光素子３、受光素子４が収容されたケース２内には封止樹脂１０が充填され、発光素子３、受光素子４が封止樹脂１０に覆われている。第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂも封止樹脂１０に覆われていてもよい。封止樹脂１０は、発光素子３の光が透過する透光性を備え、例えば可視光又は赤外光が透過するエポキシ系の合成樹脂である。封止樹脂１０により、発光素子３、受光素子４、第１、第２凹面鏡５，６の反射面が保護され、発光素子３と受光素子４の揺動が規制される。尚、発光素子３と受光素子４に外部から振動が伝わらない場合には封止樹脂１０を省略してもよい。

　封止樹脂１０の表面１０ａは、第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂの部分を除いて、ケース２の開放側端面２ｅと一致するように平坦に形成されている。この封止樹脂１０の表面１０ａは、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２と共通焦点Ｆ０を含む平面と一致させている、又はこの平面に平行な共通焦点Ｆ０の近傍の平面である。そして、共通焦点Ｆ０の位置又は共通焦点Ｆ０の近傍（上方）が被検知物の検知位置になる。

　第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂは、夫々例えばコバール（鉄、ニッケル、コバルトを含む合金）製の細長い部材なので、個別にケース２に取り付けることは容易ではない。そこで図４に示すように、矩形の枠１１と一体的に形成した第１リードフレーム８ａ，８ｂと第２リードフレーム９ａ，９ｂに、発光素子３と受光素子４を固定し、例えばボンディングワイヤによって電気的に接続する。そして、第１リードフレーム８ａ，８ｂと第２リードフレーム９ａ，９ｂを対応する凹部２ａ～２ｄに枠１１と共に同時に載置する。そして、封止樹脂１０で封止後に、第１リードフレーム８ａ，８ｂと第２リードフレーム９ａ，９ｂの基端部を例えば破線で示すように切断することにより、枠１１を切り離して除去する。

　第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂを有する枠１１が平面的に連なるように、枠１１をテープ状又はシート状に形成することもできる。この場合、発光素子３と受光素子４の固定、電気的な接続が容易になり、例えば所定の間隔で並べられた複数のケース２に対して連続的に又は同時に取り付けることができるので、製造効率が向上する。

　図５に示すように、楕円の性質により、第１焦点Ｆ１の位置の発光素子３から照射された光ｉ１の一部は、第１凹面鏡５で反射されて、光ｉ２のように共通焦点Ｆ０の位置に集光される。遮光壁７は、発光素子３から照射される光が第２凹面鏡６に直接入射することを防ぐ。尚、発光素子３は、照射角が１５０°の発光ダイオードである。

　共通焦点Ｆ０の位置又は共通焦点Ｆ０の近傍に被検知物ＯＢがある場合には、光ｉ２が被検知物ＯＢで反射された反射光ｉ３が第２凹面鏡６で反射され、反射光ｉ４のように第２焦点Ｆ２に集光される。そして、反射光ｉ４が第２焦点Ｆ２の位置の受光素子４に入射して、光電流が出力される。一方、被検知物ＯＢがない場合には、発光素子３の光が第１凹面鏡５で反射された光ｉ２は、第２凹面鏡６に入射せずに外部に出てしまうので、受光素子４に入射しない。そのため、発光素子３の光が被検知物ＯＢで反射された反射光ｉ３を第２凹面鏡６が反射し、この第２凹面鏡６が反射した反射光ｉ４を受光素子４が検知することによって被検知物ＯＢを検知することができる。

　発光素子３が照射する光のうち、受光素子４に入射する光の割合を結合効率としたときに、結合効率が高いほど光電流の出力が大きくなる。それ故、例えば迷光の影響による被検知物ＯＢの誤検知を容易に防止でき、例えば発光素子３の光量を低下させて低消費電力化することも可能なので、高い結合効率の実現が望まれている。ここで、図５のような光線追跡シミュレーションに基づいて、共通焦点Ｆ０と被検知物ＯＢの距離ｈをパラメータにして、被検知物ＯＢが共通焦点Ｆ０から離隔した場合の結合効率（Coupling Efficiency）を図６に示す。

　被検知物ＯＢが共通焦点Ｆ０にある距離ｈ＝０ｍｍの場合には、結合効率が６０％を超えている。距離ｈを大きくしていくと結合効率が低下する傾向があるが、距離ｈ＝２ｍｍにおいても結合効率は１０％程度になっている。反射型光センサ１Ａと被検知物ＯＢの接触による反射型光センサ１Ａの破損、被検知物ＯＢの破損を防止するために、ある程度の距離ｈを確保した場合でも、高い結合効率を確保することができる。また、共通焦点Ｆ０が封止樹脂１０内に位置する場合でも、高い結合効率を得ることができる。

　上記実施例１の反射型光センサ１Ａを部分的に変更した反射型光センサ１Ｂについて説明する。上記実施例１と同等の部分には上記実施例１と同じ符号を付して説明を省略する。

　図７に示すように、反射型光センサ１Ｂは、直方体の上面が開放された箱状のケース２と、発光素子３と受光素子４を有する。ケース２の内側底部には、第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６が、ケース２の開放側に反射面が臨むように一体的に形成されている。反射型光センサ１Ａと同様に、第１凹面鏡１５を形成する楕円Ｅ１の一方の焦点は、第２凹面鏡１６を形成する楕円Ｅ２の一方の焦点と一致させて、共通焦点Ｆ０としている。

　そして、楕円Ｅ１の他方の焦点を第１焦点Ｆ１とし、楕円Ｅ２の他方の焦点を第２焦点Ｆ２としたときに、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が重ならないように、第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６が配置されている。このとき、第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６は、共通焦点Ｆ０を含み且つ第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の間を通る平面が境界となるように形成される。

　ここで、反射型光センサ１Ａに対して、反射型光センサ１Ｂでは、共通焦点Ｆ０を中心に楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸を夫々角度θだけ回転させることにより、楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸が夫々傾斜した状態にしている。これにより、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が共通焦点Ｆ０よりも下方（ケース２の底部側）に位置する。角度θだけ傾斜した楕円Ｅ１の長軸は、第１焦点Ｆ１と共通焦点Ｆ０を通る直線Ｌ１である。角度θだけ傾斜した楕円Ｅ２の長軸は、第２焦点Ｆ２と共通焦点Ｆ０を通る直線Ｌ２である。長軸が夫々傾斜しているので、楕円Ｅ１と楕円Ｅ２は夫々傾斜した姿勢になっている。

　楕円Ｅ１を、その傾斜した長軸（直線Ｌ１）回りに回転させた回転楕円面の部分凹面に反射面となる反射膜５ａが形成され、第１凹面鏡１５が形成されている。同様に、楕円Ｅ２を、その傾いた長軸（直線Ｌ２）回りに回転させた回転楕円面の部分凹面に反射面となる反射膜６ａが形成され、第２凹面鏡１６が形成されている。ここでは、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２と共通焦点Ｆ０は１つの平面（図７に示す断面）に含まれており、長軸の傾斜の角度θは例えば１０°であり、角度２θを２つの楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸の所定の交差角としている。

　第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６の間の境界部分には、ケース２の底部から開放側に向かって延びる遮光壁７が、第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６を区画するように形成されている。

　ケース２の開放側端部に形成された凹部２ａ～２ｄのうち、凹部２ａに固定される第１リードフレーム８ａの先端部の片面には、発光素子３が固定されている。第１リードフレーム８ａは、発光素子３の光が出射される発光面が第１凹面鏡１５に臨むように、且つ発光素子３が第１焦点Ｆ１の位置に配置されるように凹部２ａに載置、固定され、発光素子３がケース２内に収容される。

　凹部２ｃに固定される第２リードフレーム９ａの先端部の片面には、受光素子４が固定されている。第２リードフレーム９ａは、光を入射させる受光素子４の受光面が第２凹面鏡１６に臨むように、且つ受光素子４が第２焦点Ｆ２の位置に配置されるように、凹部２ｃに載置され、受光素子４がケース２内に収容される。図示を省略するが、発光素子３には、対応する１対の第１リードフレーム８ａ，８ｂを介して発光用の電力が供給され、受光素子４からは、対応する１対の第２リードフレーム９ａ，９ｂを介して光電流が出力される。

　図７のように、発光素子３、受光素子４が収容されたケース２内には封止樹脂１０が充填され、発光素子３、受光素子４が封止樹脂１０に覆われている。封止樹脂１０は、発光素子３の光が透過する透光性を備え、例えば可視光又は赤外光が透過するエポキシ系の合成樹脂である。尚、第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂも封止樹脂１０に覆われていてもよい。

　封止樹脂１０の表面１０ａは、第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂの部分を除いて、ケース２の開放側端面２ｅと一致するように平坦に形成されている。この封止樹脂１０の表面１０ａは、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を含む平面と一致する、又はこの平面に平行な第１、第２焦点Ｆ１，Ｆ２近傍の平面である。そして、封止樹脂１０の表面１０ａから離隔した共通焦点Ｆ０の位置又は共通焦点Ｆ０の近傍が、被検知物の検知位置になる。

　図８に示すように、楕円の性質により、第１焦点Ｆ１の位置の発光素子３から照射された光ｉ１の一部は、第１凹面鏡１５で反射されて、光ｉ２のように共通焦点Ｆ０の位置に集光される。遮光壁７は、発光素子３から照射される光が第２凹面鏡１６に直接入射することを防ぐ。尚、発光素子３は、照射角が１５０°の発光ダイオードである。

　共通焦点Ｆ０の位置又は共通焦点Ｆ０の近傍に被検知物ＯＢがある場合には、光ｉ２が被検知物ＯＢで反射された反射光ｉ３が第２凹面鏡１６で反射され、反射光ｉ４のように第２焦点Ｆ２に集光される。そして、反射光ｉ４が第２焦点Ｆ２の位置の受光素子４に入射して光電流が出力される。一方、被検知物ＯＢがない場合には、発光素子３の光が第１凹面鏡１５で反射された光ｉ２は、第２凹面鏡１６に入射せずに外部に出てしまうので、受光素子４に入射しない。そのため、発光素子３の光が被検知物ＯＢで反射された反射光ｉ３を第２凹面鏡１６が反射し、この第２凹面鏡１６が反射した反射光ｉ４を受光素子４が検知することによって被検知物ＯＢを検知することができる。

　発光素子３が発した光のうち、受光素子４に入射する光の割合を結合効率としたときに、高い結合効率の実現が望まれている。ここで、図８のような光線追跡シミュレーションに基づいて、第１、第２焦点Ｆ１、Ｆ２を通る直線Ｌ３を含む平面と被検知物ＯＢの距離ｈをパラメータにして、被検知物ＯＢが反射型光センサ１Ｂから離隔した場合の結合効率（Coupling Efficiency）を図９に示す。第１、第２凹面鏡１５，１６の傾斜の角度（楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸の傾斜の角度）θは１０°である。

　被検知物ＯＢを反射型光センサ１Ｂから離して距離ｈを大きくしていくと、共通焦点Ｆ０の位置に相当するｈ＝０．６ｍｍの場合に結合効率５８％が得られる。共通焦点Ｆ０から被検知物ＯＢが離隔するほど結合効率が低下する傾向にあるが、距離ｈ＝２ｍｍにおいても結合効率は１６％程度になっている。それ故、反射型光センサ１Ｂと被検知物ＯＢの接触による反射型光センサ１Ｂの破損、被検知物ＯＢの破損を防止するためにある程度の距離ｈを確保した場合でも、高い結合効率を得ることができる。そして、反射型光センサ１Ｂから離隔した位置で結合効率がピークになるので、このピークとなる距離ｈを含む広い範囲で、非接触で被検知物ＯＢを検知することができる。

　距離ｈと、第１、第２凹面鏡１５，１６の傾斜の角度（楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸の傾斜の角度）θをパラメータとしたときの結合効率が、図１０に等高線状に示されている。角度θが大きくなるほど、第１、第２焦点Ｆ１，Ｆ２対して共通焦点Ｆ０が上方に位置することになるので、角度θが大きいほど距離ｈが大きくなる側に高い結合効率が得られる距離ｈの範囲がシフトしている。それ故、角度θが大きい方が非接触での被検知物ＯＢの検知に有利である。

　上記反射型光センサ１Ａ，１Ｂの作用、効果について説明する。
　反射型光センサ１Ａ（１Ｂ）は、回転楕円面の部分凹面をそれぞれ反射面とする第１、第２凹面鏡５，６（１５，１６）が一体的に形成されたケース２を有する。第１、第２凹面鏡５，６（１５，１６）は、各々の一方の焦点を共通焦点Ｆ０とし、且つ各々の他方の焦点（第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２）が重ならないように形成されている。そして、第１凹面鏡５（１５）の第１焦点Ｆ１の位置の発光素子３が、第１凹面鏡５（１５）に向けて光ｉ１を照射し、第１凹面鏡５（１５）で反射された光が共通焦点Ｆ０又はその近傍に位置する被検知物ＯＢに照射される。被検知物ＯＢで反射された反射光ｉ３は、第２凹面鏡６（１６）で反射され、第２焦点Ｆ２の位置の受光素子４に入射する。

　第１焦点Ｆ１の位置から発せられた光ｉ１は、第１凹面鏡５（１５）によって共通焦点Ｆ０に集光されるので、発光素子３の光の大部分が被検知物ＯＢに照射され、被検知物ＯＢで第２凹面鏡６（１６）に向けて反射される。この反射光ｉ３は共通焦点Ｆ０又はその近傍で反射されたので、反射光ｉ３の大部分が第２凹面鏡６（１６）で反射されて第２凹面鏡６（１６）の第２焦点Ｆ２に集光され、第２焦点Ｆ２の位置の受光素子４に入射する。従って、発光素子３から照射された拡散光を集光して被検知物ＯＢに照射し、その反射光を集光して受光素子４で検知することができるので、結合効率を向上させることができる。

　反射型光センサ１Ａの第１凹面鏡５と第２凹面鏡６は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が共通焦点Ｆ０を挟んで同一直線上（直線Ｌ上）に位置するように形成されている。第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２が共通焦点Ｆ０を挟んで同一直線上にあるので、発光素子３と受光素子４を配設したときに、発光素子３と受光素子４の間に被検知物ＯＢの検知位置が設定され、検知位置に被検知物ＯＢを容易に合わせることができる。

　反射型光センサ１Ｂの第１凹面鏡１５と第２凹面鏡１６は、第１焦点Ｆ１と共通焦点Ｆ０を通る第１凹面鏡１５の長軸（直線Ｌ１）と、第２焦点Ｆ２と共通焦点Ｆ０を通る第２凹面鏡１６の長軸（直線Ｌ２）とが、共通焦点Ｆ０で所定の交差角で交差するように形成されている。そして、ケース２内に発光素子３と受光素子４を配設したときに、ケース２の外側の反射型光センサ１Ｂから離隔した位置に被検知物ＯＢの検知位置を設定して非接触で被検知物を検知することができる。従って、被検知物ＯＢと反射型光センサ１Ｂの衝突による被検知物ＯＢの破損、反射型光センサ１Ｂの破損を防止することができる。

　反射型光センサ１Ａ（１Ｂ）は、ケース２内に発光素子３及び受光素子４が収容され、発光素子３の光が透過する封止樹脂１０がケース２内に充填されている。封止樹脂１０によって発光素子３と受光素子４と第１、第２凹面鏡５，６（１５，１６）の反射面を保護して、被検知物ＯＢとの衝突による反射型光センサ１Ａ（１Ｂ）の破損を防止することができる。

　反射型光センサ１Ａ（１Ｂ）は、第１凹面鏡５（１５）と第２凹面鏡６（１６）の間に、発光素子３の光が第２凹面鏡６（１６）に直接入射することを防止する遮光壁７を有する。遮光壁７が被検知物ＯＢで反射されずに受光素子４に入射する光を遮るので、被検知物ＯＢの誤検知を防止することができる。

　反射型光センサ１Ａを変形して、図１１のように第１焦点Ｆ１、第２焦点Ｆ２、共通焦点Ｆ０を含む平面上において楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸（直線Ｌ４，Ｌ５）を共通焦点Ｆ０で交差させた第１、第２凹面鏡２５，２６をケース２に形成して、反射型光センサ１Ｃを構成することもできる。図示を省略するが、第１リードフレーム８ａ，８ｂ、第２リードフレーム９ａ，９ｂの代わりに、発光素子３の光に対して透明な蓋部材に発光素子３と受光素子４を固定し、これらに電気的に接続する複数の配線を形成して、ケース２にこの蓋部材を固定してもよい。尚、上記光線追跡シミュレーションでは封止樹脂１０の表面１０ａでの屈折を省略しているが、空気に対する封止樹脂１０の屈折率ｎを考慮する場合には、上記距離ｈを１／ｎ倍すればよい。その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態も包含するものである。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：反射型光センサ
２　　：ケース
２ａ～２ｄ：凹部
２ｅ　：開放側端面
３　　：発光素子
４　　：受光素子
５，１５，２５：第１凹面鏡
６，１６，２６：第２凹面鏡
７　　：遮光壁
８ａ，８ｂ：第１リードフレーム
９ａ，９ｂ：第２リードフレーム
１０　：封止樹脂
１０ａ：表面
１１　：枠
Ｆ０　：共通焦点
Ｆ１　：第１焦点
Ｆ２　：第２焦点

Claims

　発光素子と受光素子を備え、前記発光素子の光が被検知物で反射された反射光を前記受光素子が検知することによって前記被検知物を検知する反射型光センサにおいて、
　楕円を長軸回りに回転させた回転楕円面の部分凹面を夫々反射面とする第１凹面鏡と第２凹面鏡が一体的に形成された開放箱状のケースを有し、
　前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１凹面鏡の一方の焦点を前記第２凹面鏡の一方の焦点と一致させて共通焦点とし、且つ前記第１凹面鏡の他方の焦点である第１焦点と前記第２凹面鏡の他方の焦点である第２焦点とが重ならないように前記ケースの開放側に向けて開放状に形成され、
　前記発光素子が前記第１焦点の位置から前記第１凹面鏡に向けて光を照射し、
　前記第１凹面鏡が反射した光を前記共通焦点又は前記共通焦点の近傍の前記被検知物に照射して反射された前記反射光を前記第２凹面鏡が反射し、
　前記第２凹面鏡が反射した前記反射光を前記受光素子が前記第２焦点の位置で検知するように構成されたことを特徴とする反射型光センサ。
　前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１焦点と前記第２焦点が、前記共通焦点を挟んで同一直線上に位置するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の反射型光センサ。
　前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡は、前記第１焦点と前記共通焦点を通る前記第１凹面鏡の長軸と、前記第２焦点と前記共通焦点を通る前記第２凹面鏡の長軸とが、前記共通焦点で所定の交差角で交差するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の反射型光センサ。
　前記ケース内に前記発光素子及び前記受光素子が収容され、前記発光素子の光が透過する封止樹脂が前記ケース内に充填されたことを特徴とする請求項１に記載の反射型光センサ。
　前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡の間に、前記発光素子の光が前記第２凹面鏡に直接入射することを防止する遮光壁を有することを特徴とする請求項１に記載の反射型光センサ。