JP2000321130A - 反射型フォトセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被検出体の検出信頼性の高い反射型フォトセン
サの提供を目的とする。 【解決手段】ケース１内に収容した発光素子２からの発
光光を被検出体３に照射し、被検出体３からの反射光を
ケース１内の受光素子４により検出して被検出体３の有
無を検出する反射型フォトセンサであって、前記受光素
子４を発光素子２を囲んで複数個配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型フォトセンサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型フォトセンサは図４に示す
ように、ベースフレーム１０上に１個の発光素子２と受
光素子４とを対向位置に配置して形成される。発光素子
２の発光光の光軸５は斜め上方に向けられており、当該
光軸５上に被検出体３が存在すると、該被検出体３から
の反射光が受光素子４により検知され、受光素子４での
光電流の発生により被検出体３の有無を検知することが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例はビーム状の発光光の被検出体３による反射ビームを
対応する受光素子４に投射するものであるから、被検出
体３が小さい場合には、被検出体３が光軸５からそれた
り、あるいは被検出体３の反射面が乱反射面であると受
光素子４への投射光量がなくなったり、あるいは少なく
なって被検出体３の検出ができないという欠点がある。

【０００４】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、被検出体の検出信頼性の高い反射型フ
ォトセンサの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、ケース１内に収容した発光素子２からの発光光を被
検出体３に照射し、被検出体３からの反射光をケース１
内の受光素子４により検出して被検出体３の有無を検出
する反射型フォトセンサであって、前記受光素子４は発
光素子２を囲んで複数個配置される反射型フォトセンサ
を提供することにより達成される。

【０００６】反射型フォトセンサは一個の発光素子２に
対して複数個の受光素子４、４・・が対応し、各受光素
子４は発光素子２を囲むように配置されるために、受光
素子４に対して発光素子２が１対１対応する従来の反射
型フォトセンサに比して以下の利点がある。すなわち、
従来の反射型フォトセンサは図４に示すように、発光素
子２からのビーム状の発光光を被検出体３により全反射
させて受光素子４に供給することを前提とするために、
特定の反射点１１からの反射光に対しては高い検出能力
を有するが、反射点１１からずれた点１１’での反射光
に対しては受光素子４側の指向性も兼ね合わさって急激
に受光素子４での受光光量が減少する。このため、被検
出体３が比較的小さな場合には、被検出体３が反射点１
１から微少量はずれたり、反射点１１に立ち上がり面等
が対応し、反射角が変化した場合には受光素子４での受
光光量が急激に低下して検出信頼性が低くなるが、本発
明によれば、上記被検出体３における異常反射光も他の
受光素子４で受光することができるために、判定精度が
高まる。また、本発明に係る反射型フォトセンサは被検
出体３の反射面が乱反射面である場合にも、同様の理由
で高い判定精度を得ることができる。

【０００７】さらに、発光素子２として可及的になだら
かな指向特性を有するものを使用する場合には、受光素
子４での受光可能な範囲が広くなるために、より判定精
度を高めることができる。加えて、このような構成をと
る場合には、以下の利点がある。すなわち、発光素子２
と受光素子４が１体１対応する従来例においては、上記
理想反射点１１からの受光光量を可及的に高めるため
に、発光素子２、および受光素子４の光軸５が決定され
るが、発光素子２の光軸５は製造工程、とりわけキャッ
プレンズの装着工程において大きくばらつき、製造歩留
まりが悪くなるが、本発明においては、光軸５の高精度
での設定は不要なために、製造コストが低減する。ま
た、散乱光等も検出光として利用する本発明において
は、上述した従来例に比して被検出体３の検出時の受光
光量に大きな差が発生することなく、比較的なだらかな
変化をするために、飽和電流等を考慮することなく、検
出のための閾値のみを厳格に検出する回路構成をとるこ
とができるために、回路設計が容易で回路の信頼性も高
めることができる。

【０００８】反面、検出位置で鋭利な検出電流の変化を
示す従来例に比して、本発明においては外乱光による影
響が大きいために、受光素子４と発光素子２との間に発
光素子２による受光素子４への直接照射を防止する隔壁
６を配置するのが望ましく、この場合、隔壁６は受光素
子４の周囲を完全に包囲する必要はなく、発光素子２か
らの発光光が直接受光素子４に達するのを遮る位置にの
み配置すれば足りる。また、ケース１の天井部には発光
素子２からの照射光が被検出体３に達する照射用の開口
を開設しておけば足りるが、発光光の波長帯域近傍の波
長光の通過のみを許容するフィルタ材により形成される
照射部７を構成した場合には、被検出体３からの反射光
に含まれる外乱光を遮断できるために、検出精度を高め
ることができる上に、光路が機械的に閉塞されるため
に、小型の被検出体３のケース１内への落下防止にも役
立つ。さらに、照射部７の裏面に筒状の導光部８を形成
して発光素子２の周囲を包囲すると、光軸５からそれた
発光光を導光部８を経由して照射部７に導くことができ
るために、光量の損失を低くすることができる。導光部
８の照射部７との境界に外周壁が表面に行くに従って漸
次拡径する錐面からなる拡径部９を設けると、導光部８
の内周壁、および外周壁に反射して表面側に伝達した光
が所定の広がりをもって表面から放射されるための、実
効的な測定可能面積を広げることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態を示
す。不透明なケース本体１ａの上部開口を蓋体１ｂによ
り閉塞したケース１内には回路基板１２が固定され、該
回路基板１２中央部に発光素子２が実装される。回路基
板１２には検出出力の信号線、および電源供給のための
コネクタ１３が実装される。発光素子２としては発光ダ
イオードが使用でき、この実施の形態においては放射強
度がピークとなる波長が６００ないし７００ｎｍ程度の
赤色発光ダイオード、あるいは波長９００ｎｍないし９
５０ｎｍ程度の赤外発光ダイオードが使用される。ま
た、小さな被検出体３の有無を高い精度で検出するため
には、発光光の指向特性は、図３において破線で示すよ
うな鋭利なビーム状光線よりも、図３において実線で示
すようななだらかな指向特性を持つものが望ましく、発
光部を覆うキャップレンズも望ましくは上記指向特性が
もたらされるように製造される。

【００１０】上記発光素子２は光軸５が回路基板１２に
対してほぼ直角方向を向くように回路基板１２上に実装
され、蓋体１ｂには発光素子２の光軸５との交点を中心
とする円形領域に照射部７が形成される。照射部７は被
検出体３からの反射光以外の外乱光がケース１内に導入
されないように、発光素子２からの発光光の波長帯域近
傍の波長の光の通過のみを許容するフィルタ材により形
成され、発光素子２として赤外発光ダイオードを使用す
る場合には、赤外線透過フィルタが使用される。この実
施の形態において、蓋体１ｂ全体が上記フィルタ材によ
り形成され、その中央部を鏡面状とすることにより照射
部７とされる。また、照射部７は蓋体１ｂの一般面１ｃ
より突状に形成されており、例えば、ボックス等に装着
する際に、筐体１４の開口部１４ａから照射部７のみを
露出させることができるように配慮される。

【００１１】上記照射部７の裏面には導光部８が一体形
成される。導光部８は発光素子２の周囲を囲む円筒形状
をなし、発光光の側方への照射光は導光部８内に導入さ
れた後、内外周面で反射して照射部７の表面部に導かれ
て被検出体３に照射される。導光部８の上端部には、外
周壁が表面に行くに従って漸次拡径する錐面からなる拡
径部９が設けられており、導光部８内に導かれた発光光
は光軸５に対して所定角度θの広がりを持って照射部７
表面から照射される。

【００１２】上記回路基板１２上には発光素子２を囲む
ようにして複数個（図示の例では４個）の受光素子４が
配置される。受光素子４としてはフォトダイオード、あ
るいはフォトトランジスタが使用でき、各受光素子４は
発光素子２を中心とする同一円周上に等ピッチで配置さ
れる。

【００１３】さらに、発光素子２と受光素子４との間に
は隔壁６が設けられる。隔壁６は発光素子２からの発光
光が直接受光素子４に入射することを防止するためのも
ので、不透明体で形成したり、あるいは発光光の波長帯
域近傍の波長の光の通過を禁止するフィルタ材を使用す
ることができ、さらに、発光素子２側を反射面とするこ
ともできる。この実施の形態において隔壁６はケース本
体１ａの底部から一体に突設されており、回路基板１２
に開設された隔壁挿通孔１２ａを貫通して導光部８を外
方から囲む位置まで延設される。回路基板１２の発光素
子２の搭載領域と周囲の領域とをつなぐ肉残り部１２ｂ
を回路基板１２に確保するために隔壁６は発光素子２を
中心とする同一円周上に一定間隔で離散配置される脚片
形状に形成される。上記導光部８、および拡径部９の肉
厚は、導光部８の外周壁に離散して配置された隔壁６の
影響で導光部８の外周壁における反射効率が円周方向に
周期的に変化し、導光部８により導かれた光により照射
部７表面からの投射光が縞状にならないように、実験的
に決定される。

【００１４】したがってこの実施の形態において、発光
素子２を発光させると、発光光は図１（ｂ）に示すよう
に導光部８内を屈折しながら、あるいは直接照射部７表
面から投射され、照射領域内に被検出体３があると該被
検出体３で反射して受光素子４に入射する。各受光素子
４は図２に示すように、並列接続されて合計電流ｉＴが
出力調整部１５に供給される。出力調整部１５は、図２
に例示するように、オペアンプを使用した初段直流増幅
回路１６、ローパスフィルタによるノイズカット回路１
７、オペアンプを使用した第２段増幅回路１８およびコ
ンパレータ１９から構成すること可能であり、初段の直
流増幅回路１６により増幅された信号電圧はノイズカッ
ト回路１７により交流成分が除去された後、第２段増幅
回路１８に入力され、コンパレータ１９により基準電位
ＶＲＥＦを閾値とする２値情報として出力端から取り出
され、当該２値情報により被検知体の有無を判定する。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、比較的小さな被検出体でも高い精度で検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す図で、（ａ）は蓋体を取り去って
ケース内部を見た平面図、（ｂ）は蓋体を装着した状態
での図１（ａ）の１Ｂ-１Ｂ線断面図である。

【図２】出力調整部の回路図である。

【図３】発光素子の指向特性を示す線図である。

【図４】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ ケース ２ 発光素子 ３ 被検出体 ４ 受光素子 ５ 光軸 ６ 隔壁 ７ 照射部 ８ 導光部 ９ 拡径部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース内に収容した発光素子からの発光光
   を被検出体に照射し、被検出体からの反射光をケース内
   の受光素子により検出して被検出体の有無を検出する反
   射型フォトセンサであって、 前記受光素子は発光素子を囲んで複数個配置される反射
   型フォトセンサ。
2. 【請求項２】前記発光素子は可及的になだらかな指向特
   性を有し、光軸がほぼ鉛直方向に向けられる請求項１記
   載の反射型フォトセンサ。
3. 【請求項３】前記受光素子と発光素子との間には、発光
   素子による受光素子への直接照射を防止する隔壁が配置
   される請求項１または２記載の反射型フォトセンサ。
4. 【請求項４】前記ケースの天井部は発光光の波長帯域近
   傍の波長光の通過のみを許容するフィルタ材により形成
   される照射部を備え、 かつ、照射部の裏面には、隔壁と発光素子との間に介在
   して発光素子を側方から囲繞する筒状の導光部が一体形
   成される請求項２または３記載の反射型フォトセンサ。
5. 【請求項５】前記導光部の照射部との境界には外周壁が
   表面に行くに従って漸次拡径する錐面からなる拡径部が
   設けられる請求項４記載の反射型フォトセンサ。