JPH0245773Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は受光量が少ない場合でも感度が低下し
ないセンサに関する。

［考案の技術的背景とその問題点］ 従来から、発光ダイオードから放出される光を
検出対象に照射し、その反射光または透過光をフ
オトダイオードで受光して、検出対象の存在の有
無を検知するようにした光学式センサが使用され
ており、特に検出位置に充分なスペースがとれな
い場合には、発光ダイオードから放出される光を
光フアイバで検出位置まで導き、かつ放出された
光を光フアイバで受光して、これをフオトダイオ
ードに導くことも行われている。

ところで、このような光学式センサにおいて
は、発光ダイオードと光フアイバとの接合部、光
フアイバ内および光フアイバとフオトダイオード
との接合部で光の損失が生じるため発光ダイオー
ドからの放出光量を大きくすることが望まれてい
る。

しかしながら、通常の発光ダイオードの許容電
流は50〜100mA程度が限度であり、このため発
光ダイオードにデユーテイ比１／100程度のパル
ス電流を供給して瞬間的に許容電流の10倍程度の
電流を流すことも行われているが、これでもなお
充分な光量をフオトダイオードまで送ることはで
きず、検出対象が光フアイバ先端から離れている
場合には感度が不充分となつた光学式センサとし
ての機能を十分発揮できないという問題がある。

パルス電流のデユテイ比をさらに大きくして発
光ダイオードへ通電電流を一層大きくすることも
考えられるが、パルス幅を長くすると移動する検
出対象の検知が困難になり、またパルス幅を小さ
くするとフオトダイオードの検出感度が低下する
という問題が生ずる。

すなわち、フオトダイオードの周波数特性は第
１図に示すように、高周波領域になると感度が低
下するようになり、感度が低下しはじめる周波数
fcより低い領域範囲で電源パルスの幅および周波
数が選択されるが、このfcは同図に鎖線で示すよ
うに、光フアイバの先端の発光、受光のレンズ間
隔を大きくして受光量を低くしていくと低周波数
側に移行して電源パルスの周波数foを越えた
fc′となつてしまう。

また例えば、常時は鎖線で示される周波数特性
を持つフオトダイオードを使用し、周波数がfoの
パルス電源を使用しているような場合には、外部
光の影響を受けてフオトダイオードの周波数特性
が実線で示されたようになると、これによつて感
度が大きく変化するという問題があつた。

また、検出対象によつては発光側の色が赤、
緑、黄等波長の異なる光の方が検出が容易になる
場合があるが、このようなとき、特に緑色等は発
光強度を十分にとることができず感度の低下が著
しいという問題があつた。ここでいう感度とは、
受光量が少ない場合、フオトダイオードに光が照
射された瞬間からフオトダイオードが反応するま
でに長時間要するということも含む。

［考案の目的］ 本考案は、かかる従来の難点に対処してなされ
たもので、受光量が少なくても感度の低下が小さ
い光学式センサを提供することを目的とする。

［考案の概要］ すなわち本考案の光学式センサはパルス電源に
接続された半導体発光素子と、半導体受光素子
と、前記半導体発光素子の放出光を受光して所定
の方向へ放出し、かつこの放出光を受光して前記
半導体受光素子へ導く単一または複数の光フアイ
バを備えた光学式センサにおいて、前記半導体受
光素子へバイヤス光を加える光源を設けたことを
特徴としている。

［考案の実施例］ 以下本考案の詳細を図面に示す実施例について
説明する。

第２図は、本考案に一実施例の構成を概略的に
示す図である。

図において、１は発光ダイオードであり、パル
ス電源２に接続されている。パルス電源２は、
3msのパルス周期で100μsの幅の200mAのパルス
電流を発光ダイオードに供給する。

３はフオトダイオードでありその出力端は検出
装置４に接続されている。

５は、２条の光フアイバ５ａ，５ｂの一端を引
揃えてこの部分を接着させた光フアイバユニツト
であり、分離側の端部がそれぞれ発光ダイオード
１の発光部およびフオトダイオード３の受光部に
光学的に接続されている。さらにフオトダイオー
ド３の受光部には、光フアイバ８の一端が対向配
置され、この光フアイバ８の他端は直流電源６に
接続された他の発光ダイオード７に対向配置され
ている。

この実施例の光学式センサは、その光フアイバ
ユニツト５の接合側端部が検出対象９に向けて配
置される。

この実施例の光学式センサでは、発光ダイオー
ド１にパルス電源２からパルス電流を供給すると
発光ダイオード１がパルス状に発光し、この光は
光フアイバ５ａを通過して検出対象９に照射さ
れ、その反射光が光フアイバ５ｂの端部に受光さ
れ光フアイバ５ｂ内を通過してフオトダイオード
３に受光される。

一方発光ダイオード７には直流電流が供給さ
れ、発光ダイオード７から放出された光は、光フ
アイバ８を通つて同様にフオトダイオード３に受
光される。なお、発光ダイオード７には発光側パ
ルスより十分に周波数が高く、実質上直流とみな
せる交周波電流を供給するようにしてもよい。

フオトダイオード３には、検出対象９の反射光
と発光ダイオード７の発光による光との両方の光
が入射し、その合計の光量は大きくなりその周波
数特性は、第１図において実線で示されたものと
なつて、周波数の大きい領域での検出を行なるこ
とができるようになる。

このとき発光ダイオード７の発光を停止する
と、光フアイバ５ｂから入射する光量だけとな
り、第１図における鎖線で示した状態となる。第
３図はフオトダイオード８の受光電流を示したも
ので、実線は発光ダイオード７を発光させていな
い状態、鎖線は発光ダイオード７を発光させた状
態を示している。

第４図は本考案の他の実施例の受光部のみを示
したもので、プラスチツクモールドされた反射光
を受光するフオトダイオード１０の後方に、発光
ダイオード１１を配置してフオトダイオード１０
の背面側から光バイアスを加えた例を示してい
る。

この実施例の光学式センサの場合も、第２図に
示した光学式センサと同様に高い感度が得られ
る。

なお、以上の実施例では、照射用と受光用に２
条の光フアイバを使用した例であるが、１条で照
射と受光を兼ねさせることもできる。また本考案
の光学式センサは反射型に限らず、透過型の光学
式センサにも同様に適用することができる。

またフオトダイオードに代えてホトトランジス
タ、ホトサイリスタ等の他の半導体受光素子を使
用することができる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の光学式センサ
は、半導体受光素子側に光バイアスを加えるよう
にしたから高周波数領域や緑色等の発光を検出に
用いた場合でも感度が低下することがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフオトダイオードの周波数と感度との
関係を示すグラフ、第２図は本考案の一実施例を
概略的に示す図、第３図は第２図に示す光学式セ
ンサにおいて受光電流と時間との関係を示すグラ
フ、第４図は他の実施例の受光部を示す図であ
る。 １……発光ダイオード、２……パルス電源、３
……フオトダイオード、５……光フアイバユニツ
ト、７……発光ダイオード、８……光フアイバ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. パルス電源に接続された半導体発光素子と、半
   導体受光素子と、前記半導体発光素子の放出光を
   受光して所定の方向へ放出し、かつこの放出光を
   受光して前記半導体受光素子へ導く単一または複
   数の光フアイバを備えた光学式センサにおいて、
   前記半導体受光素子へバイヤス光を加える光源を
   設けたことを特徴とする光学式センサ。