JPH03199928A - 光学センサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物体等の検出を行う光学センサに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、このような光学センサとして、例えば第３図（Ａ
）に示すように構成されているものが知られている。

すなわち、光学センサ１は、受光部については、板状の
プリズム２と、このプリズム２の後方に配設された一つ
の凹状の非球面ミラー３と、上記プリズム２と非球面ミ
ラー３との間にて当該非球面ミラー３に対向するように
その光軸上に配設された受光素子４とから構成されてい
る。

上記板状のプリズム２は、その長手方向に関して一端か
らプリズム面部２ａ、平面部２ｂ、プリズム面部２Ｃが
前面に順次形成されている。

上記長手方向に並んだ３つの検知領域５　ａ　、　５ｂ
。

５Ｃからの光が上記板状のプリズム２に入射したとき、
プリズム面部２ａ、平面部２ｂ、プリズム面部２ｃをそ
れぞれ通過する。その際、プリズム面部２ａ、２ｃでは
、プリズムの作用に基づいて光軸が偏向せしめられ、ま
た、平面部２ｂではそのまま透過し、その後非球面ミラ
ー３にて反射集光されることにより、上記受光素子４に
入射するようになっている。

上記検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内において、物体等が移
動することにより、これら検知領域５ａ５ｂ、５ｃから
上記板状のプリズム２及び非球面ミラー３を介して上記
受光素子４に入射する光量の変動を、当該受光素子４の
出力信号を適宜に処理することにより検出して、それぞ
れ各検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内における上記物体等の
存在または移動が検出されるようになっている。すなわ
ち、検知領域の分割をプリズムで行っている。

また、第４図に示すように構成された他の光学センサも
知られている。

光学センサ６は、全体として凹状に形成された分割ミラ
ー８と、当該分割ミラー８に対向するように配設された
受光素子４とから構成されていて、３つの検知領域５ａ
、５ｂ、５ｃからの光束が分割ミラー８に入射したとき
、それぞれ個々のミラ一部８ａ、８ｂ、８ｃにより反射
集光されることにより、上記受光素子４に入射するよう
になっている。

こうして、上記検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内において物
体等が移動することにより、この検知領域５ａ、５ｂ、
５ｃから分割ミラー８の各ミラー部８ａ、８ｂ、８ｃを
介して上記受光素子４に入射する光量の変動を、当該受
光素子４の出力信号を適宜に処理することにより検出し
て、それぞれ各検知領域５ａ、５ｂ、５ｃ内における上
記物体等の存在または移動が検出されるようになってい
る。すなわち、検知領域の分割を分割ミラーによって行
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第３図（Ａ）に示した光学センサ１において
は、周辺の検知領域５ａ、５ｃの光軸に近いところから
の入射光（第３図（Ｂ）の光線Ｘ）については、収差が
比較的少ないことから、上記非球面ミラー３に入射する
光束が受光素子４に向かって効率良く集光せしめられる
が、周辺の検知領域５ａ、５ｃの光軸から離れたところ
からの入射光（第３図（Ｂ）の光線Ｙ）に関しては、上
記非球面ミラー３への入射角が大きくなることから、収
差が比較的大きくなってしまうので、この非球面ミラー
３に入射する光束が受光素子４に向かって効率良く集光
され得なくなってしまい、入射光量が減少するために、
検知精度が低下してしまうという問題があった。

また、第４図（Ａ）に示したこの光学センサ６の場合に
も、同様に、周辺検知領域５ａ、５ｃの光軸に近いとこ
ろからの入射光（第４図（Ｂ）の光線Ｘ）については、
収差が比較的少ないことから、上記分割ミラー８のミラ
一部８ａ、８ｃに入射する光束が受光素子４に向かって
効率良く集光せしめられるが、検知領域５ａ、５ｃの光
軸から離れたところからの入射光（第４図（Ｂ）の光線
Ｙ）に関しては、上記分割ミラー８のミラ一部８ａ８ｃ
への入射角が大きくなることから、収差が比較的大きく
なってしまうので、ミラ一部８ａ、８ｃに入射する光が
受光素子４に向かって効率良く集光され得なくなってし
まい、入射光量が減少するために、検知精度が低下して
しまうという問題があった。

以上の点に鑑み、本発明は、各検知領域からの光学部材
への入射角をできるだけ小さくすることにより、収差を
少なくして光束を効率良く集光し、検知精度を高めるこ
とができる光学センサを提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、本発明の光学センサによれば、前面がプリ
ズム面、好ましくはリニアマルチプリズムとして形成さ
れ、後面がフレネルレンズ面として形成されている板状
の光学部材と、この光学部材のフレネルレンズ面側に配
設された発光素子または受光素子の光学素子等とから構
成されていることにより達成される。

また、上記目的は、本発明の光学センサによれば、前面
がその長手方向に沿って角度の異なるプリズム面部また
は平面部として順次形成され、後面が上記プリズム面部
または平面部に対応する個々のフレネルレンズ部として
形成されている板状の光学部材と、この光学部材の各フ
レネルレンズ部側にそれぞれ配設された発光素子または
受光素子の光学素子等とから構成されていることにより
達成される。

この構成において、好ましくは、上記光学部材のフレネ
ルレンズ部側にこの光学部材に対して平行に平面ミラー
が配設されており、この平面ミラーと上記光学部材との
間に位置された各光学素子が上記平面ミラーに対向する
ように配設されている。

〔作　用〕

上述のような構成によれば、物体の存在または移動を検
知すべき検知領域に対する光軸が、上記光学部材のプリ
ズム面の作用により偏向されることにより、上記光学部
材のプリズム面からそのフレネルレンズ部に対して実質
的に垂直に延びていることになる。

従って、上記フレネルレンズに対する光束の入射角また
は射出角が比較的小さく抑えられることになるので、こ
のフレネルレンズを透過する際の収差が比較的少なくて
済み、光束が効率良く集光されることにより検知精度が
高められる。

上記プリズムとフレネルレンズとの二つの光学要素が光
学部材として一体的に構成されていることにより、セン
サを小型化することができると共に、プリズムとフレネ
ルレンズの位置合わせが不要になるので、煩雑な調整作
業が不要となる。

また、上述のような構成によれば、板状の光学部材の長
手方向に並んだ複数の検知領域に対する光軸が、上記光
学部材の各プリズム面部または平面部の作用に基づいて
それぞれ偏向されることにより、それぞれ対応するフレ
ネルレンズ部に実質的に垂直に延びていることになり、
これにより同様に上記フレネルレンズ部を透過する際に
発生する収差が比較的少なくなって集光効率が向上し、
検知精度が高められると共に、センサを小型化すること
ができ、またプリズムとフレネルレンズの位置合わせが
不要になるので、製造コストを低減することができる。

さらに、上記光学部材のフレネルレンズ部側にこの光学
部材に対して平行に平面ミラーが配設されており、この
平面ミラーと上記光学部材との間に位置された各光学素
子が上記平面ミラーに対向するように配設されている場
合には、センサ全体の光軸方向の長さが、上記平面ミラ
ーによる光軸の折り返しによって、短縮せしめられるこ
とになり、より一層センサを小型化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の光学センサの実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、光学センサ１０
は、その受光部に関して、板状の光学部材１１と受光素
子１２，１３．１４とから構成されている。

この板状の光学部材１１は、前面がその長手方向に沿っ
てリニアマルチプリズム面部１１ａ、平面部１１ｂ、上
記リニアマルチプリズム面部１１ａとは角度の異なるリ
ニアマルチプリズム面部１１ｃとして順次形成されてい
て、かつ、後面が上記リニアマルチプリズム面部１１ａ
、平面部１１ｂ。

リニアマルチプリズム面部１１ｃに対応して個々のフレ
ネルレンズ部ｌｉｄ、ｌｉｅ、ｌｌｆとして形成されて
いる。上記リニアマルチプリズム面部１１ａとリニアマ
ルチプリズム面部１１ｃとは、光軸Ｏ−０”に対して対
称な角度に形成されている。そして、上記リニアマルチ
プリズム面部１１ａ及びリニアマルチプリズム面部１１
ｃの各角度は−様な同一角度に設定されている。

上記受光素子１２，１３．１４は、上記光学部材１１の
各フレネルレンズ部１１　ｄ、　　１１　ｅ、ｌｌｆの
後方にてそれぞれ該フレネルレンズ部１ｉｄ１１ｅ、ｌ
ｌｆに対して光軸が垂直になるように配設されている。

本発明の光学センサ１０は以上のように構成されている
。

上記受光素子１２の光軸は、上記光学部材１１のフレネ
ルレンズ部ｌｉｄを透過した後、リニアマルチプリズム
面部１１ａの作用により図示の場合上方に偏向されて、
検知領域１５ａに関連している。

また、受光素子１３の光軸は、上記光学部材１１のフレ
ネルレンズ部ｌｉｅを透過した後、平面部１１ｂをその
まま透過することにより、検知領域１５ｂに関連してい
る。

さらに、受光素子１４の光軸は、上記光学部材１１のフ
レネルレンズ部１１ｆを透過した後、リニアマルチプリ
ズム面部１１ｃの作用により下方に偏向されて、検知領
域１５ｃに関連している。

したがって、各検知領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃからの
光束は、リニアマルチプリズム面部１１ａ。

１１ｃまたは平面部１１ｂを透過することにより、フレ
ネルレンズ部ｌｉｄ、ｌｉｅ、ｌｌｆに対して実質的に
光軸に沿って入射することとなり、大きな収差を発生す
ることなく、効率良く受光素子１２．１３．１４に入射
することになるので、該受光素子１２，１３．１４によ
る検知領域１５ａ。

１５ｂ　　１５ｃの物体の存在または移動の検知精度を
高めることができる。

第２図は、本発明の光学センサの他の実施例を示してお
り、上記光学部材１１のフレネルレンズ部ｌｉｄ、ｌｉ
ｅ、ｌｌｆ側に当該光学部材１１に対して実質的に平行
に平面ミラー１６が配設されており、この平面ミラー１
６と上記光学部材１１との間に各受光素子１２，１３．
１４が上記光学部材１１のフレネルレンズ部１１　ｄ、
　　１１　ｅ、Ｉｌｆのすぐ後方において上記平面ミラ
ー１６に向いて配設されている点を除いては、第１図に
示した実施例と同様の構成である。

この実施例においては、上記平面ミラー１６によって、
各光軸が折り返されていることにより、上記光学部材１
１の各受光素子１２，１３．１４側の長さが約半分に短
縮されており、これによりセンサ全体が小型化され得る
。

尚、以上の説明においては、すべて光学素子が受光素子
である場合について述べたが、これに限らず、発光素子
である場合についても、図示の場合と光束の進行方向が
逆になるだけで、その効果については同様であることは
明らかである。また受光素子として焦電型赤外線検知素
子を利用した場合にも、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の光学センサによれば、各検知
領域からの光学部材への入射角をできるだけ小さくする
ことにより、収差を少なくして、検知精度を高めること
ができ、且つセンサ全体が小型化されるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学センサの一実施例を示し、（Ａ）
はその概略断面図、（Ｂ）はそのリニアマルチプリズム
面の正面図、（Ｃ）はそのフレネルレンズ面の背面図、 第２図は本発明の光学センサの他の実施例を示す概略断
面図、 第３図は従来の光学センサの一例を示し、（Ａ）はその
概略断面図、（Ｂ）はその部分拡大図、第４図は従来の
光学センサの他の例を示し、（Ａ）はその概略断面図、
（Ｂ）はその部分拡大図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）前面がプリズム面として形成され、後面がフレネ
   ルレンズ面として形成されている板状の光学部材と、該
   光学部材のフレネルレンズ面側に配設された光学素子と
   から構成されていることを特徴とする、光学センサ。
2. （２）前面がその長手方向に沿って角度の異なるプリズ
   ム面部または平面部として順次形成され、後面が上記プ
   リズム面部または平面部に対応する個々のフレネルレン
   ズ部として形成されている板状の光学部材と、該光学部
   材の各フレネルレンズ部側にそれぞれ配設された光学素
   子とから構成されていることを特徴とする、光学センサ
   。
3. （３）前記光学部材のフレネルレンズ部側に該光学部材
   に対して平行に平面ミラーが配設されており、該平面ミ
   ラーと上記光学部材との間に位置された各光学素子が上
   記平面ミラーに対向するように配設されていることを特
   徴とする、請求項２に記載の光学センサ。