JPH0345192Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は、投光手段から検知エリアに投光され
る光ビームの被検知物体による反射光を受光手段
にて受光し、受光手段出力に基いて検知エリア内
の被検知物体の有無を検知するようにした反射型
光電スイツチに関するものである。

〔背景技術〕

従来、この種の反射型光電スイツチとして、投
光手段から検知エリアに投光した光の被検知物体
による反射光を受光手段にて受光し、被検知物体
からの反射光量の大小によつて被検知物体の有無
を判定するようにしたものがあり、このような反
射型光電スイツチにあつては、被検知物体の後方
に高反射率の物体がある場合や被検知物体の反射
率が異なる場合などにおいて測距誤差が生じて誤
動作が発生（検知距離が変化）するという問題が
あつた。そこで、このような誤動作を防止するよ
うにした反射型光電スイツチとして、考案者らが
特願昭58−14163号として出願している三角測量
方式のものがある。すなわち、この反射型光電ス
イツチは第４図および第５図に示すようになつて
おり、被検知物体Ｘに対して光ビームＰを投光す
る投光手段１は、投光タイミングを設定するクロ
ツクパルスを発生する発振回路１０、投光用発光
素子１２を駆動するドライブ回路１１および凸レ
ンズよりなる投光用光学系１３にて形成されてお
り、投光用発光素子１２から発せられる光を投光
用光学手段１３にて光ビームＰに成形して検知エ
リアに投光するようになつている。この投光手段
１から所定距離l₀をもつて側方に配設され被検知
物体Ｘによる光ビームＰの反射光Ｒを集光する受
光用光学系２は凸レンズにて形成されている。こ
の受光用光学系２の集光面に配設され集光スポツ
トＳの位置（距離ｌに対応してＭ方向に移動す
る）に対応した位置信号I_A，I_Bを出力する位置検
出手段４は、例えば１次元位置検出素子（PSD）
にて形成されており、この出力信号は相反した信
号となつている。この位置検出手段４出力に基い
て被検知物体Ｘが所定の検知エリア内に存在する
かどうかを判別して出力回路６を制御する判別制
御手段５は、位置検出手段４から出力される位置
信号（相反する電流信号I_A，I_B）をそれぞれ増幅
して電圧信号V_A，V_Bに変換する受光回路２１ａ，
２１ｂと、受光回路２１ａ，２１ｂ出力を対数増
幅する対数増幅回路２２ａ，２２ｂと、対数増幅
回路２２ａ，２２ｂ出力lnV_A，lnV_Bの差を演算
する減算回路２３と、減算回路２３出力lnV_A／
V_Bと距離設定用ボリユームVRにて設定される基
準電圧Vsとを比較して、減算回路２３出力
lnV_A／V_Bが第７図に示すように基準電圧Vs以下
のとき（被検知物体Ｘが検知エリア内に存在する
とき）に出力が“Ｈ”レベルとなる電圧コンパレ
ータよりなる比較回路２４と、比較回路２４出力
を発振回路１０出力に基いてチエツク（クロツク
パルスに同期してレベルを判定）することにより
誤動作を防止する信号処理回路２５とで形成され
ており、上記信号処理回路２５から物体検知信号
が出力されたとき、出力回路６が駆動されるよう
になつている。なお、第６図ａ，ｂ，ｃは、それ
ぞれ被検知物体Ｘまでの距離がl₁，l₂，l₃である
場合における位置検出手段４上の集光スポツトＳ
の位置をそれぞれ示している。また、上述の１次
元位置検出素子に代えて２個のフオトダイオード
をＭ方向（集光スポツトＳの移動方向）に連設し
たものを位置検出手段４として用いても良いこと
は言うまでもない。

ところで、従来、このような反射型光電スイツ
チを狭いスペースに配設し易くするために、第８
図および第９図に示すように、光学ブロツクＡと
回路ブロツクＢとを光フアイバー７，８ａ，８ｂ
を使用して光学的に接続したものがあつた。ここ
に、投光用光フアイバー７は投光用光学系１３と
投光用発光素子１３との間を光学的に接続してお
り、受光用光フアイバー８ａ，８ｂは受光用光学
系２と位置検出手段４との間を光学的に接続して
おり、光フアイバー７，８ａ，８ｂの光学ブロツ
ク側の端部はフアイバーホルダー３０にて一体的
に保持されている。第１０図は受光用光フアイバ
ー８ａ，８ｂの受光端面における集光スポツトＳ
の移動状態を示す図（第６図に対応する図）であ
り、第１１図は受光用光フアイバー８ａ，８ｂと
位置検出手段４たる１次元位置検出素子との光結
合例を示しており、両受光用光フアイバー８ａ，
８ｂの結合位置の間隔ｙを変えることにより検知
特性を変化させることができるようになつてい
る。

なお、２個のフオトダイオードを連設して位置
検出手段４を形成するものにあつては、各フオト
ダイオードを受光用光フアイバー８ａ，８ｂの出
光端面にそれぞれ光結合し、各フオトダイオード
出力を受光回路２１ａ，２１ｂに入力すれば良
い。

ところで、このように光学ブロツクＡと回路ブ
ロツクＢとを光フアイバー７，８ａ，８ｂを用い
て分離することにより検知ヘツド部を小型化した
従来例にあつては、測距可能距離すなわち検知可
能距離を長くして検知エリアの設定可能範囲を広
くしたい場合あるいは投光手段１から投光される
光ビームＰの径を細くして測距誤差（例えば、Ｍ
方向に移動する被検知物体Ｘが光ビームＰに出入
りする際に発生する測距誤差）を少なくしたい場
合において以下の問題があつた。すなわち、検知
ヘツドたる光学ブロツクＡを小型化するために
投、受光用光学系１３，２として第１２図に示す
ように開口径Ｄの小さい小型の凸レンズを使用す
ることになるが、検出距離ａを長くしたいという
要望を満足させるためには強い光ビームＰを投光
しなければならないので、焦点距離ｆを短くして
投光用光フアイバー７から投光用光学系１３への
結合効率（ｆ／Ｄ）を良くする必要がある。しか
しながら、このように焦点距離ｆを短くすると、
凸レンズから光源位置である投光用光フアイバー
７の出光側の端面までの距離ｂが短くなり、その
結果、像倍率ｍ＝ａ／ｂが大きくなり検知エリア
に投光される光ビームＰの検知距離ａにおけるビ
ーム径（ｍ×ｄ但し、フアイバー径ｄを光源径と
する）が太くなつて検知精度が悪くなるという不
都合があつた。このような不都合を回避するため
には投光用光フアイバー７のフアイバー径ｄを細
くすれば良いことになるが、投光用光フアイバー
７のフアイバー径ｄを細くすると、投光用光フア
イバー７と投光用発光素子１２との光結合部分の
位置ずれに対する許容幅が少なくなつて光結合が
難しくなり、位置ずれによる結合損失が増加して
投光手段１から投光される光ビームＰが弱くなつ
てしまう場合があるという問題があつた。特に、
光結合部分をコネクタ接続にする場合にあつて
は、極めて高い精度の部品を使用する必要があ
り、コストが高くなつてしまうという問題があつ
た。

〔考案の目的〕

本考案は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、小型の光学ブロツ
クにてビーム径が細く且つ強い光ビームを比較的
遠い検知エリアに投光することができ、しかも投
光用光フアイバーと投光用発光素子との光結合が
容易にできる反射型光電スイツチを提供すること
にある。

〔考案の開示〕

（実施例） 第１図は本考案一実施例を示すもので、第８図
従来例と同様の反射型光電スイツチにおいて、一
端面が投光用発光素子１２に光結合され、他端面
が投光用光学系１３の光源位置に配置される投光
用光フアイバー７を太径の光フアイバーにて形成
し、上記投光用光フアイバー７の他端面に出光範
囲を制限する光源径制御用アパーチヤ９を設けた
ものである。ここに、実施例にあつては、投、受
光用光フアイバー７，８ａ，８ｂは、フアイバー
ホルダー３０に穿設された保持孔３５，３６に挿
入されて所定間隔で保持されるようになつてお
り、保持孔３５の前面開口部にはアパーチヤ９が
一体的に形成されている。また、小型の凸レンズ
よりなる投、受光用光学系１３，２は、光学ブロ
ツクケース３１を構成するケース本体３１ａの前
面に形成された投、受光用開口部３２ａ，３２ｂ
に取着されており、フアイバーホルダー３０をケ
ース本体３１ａの所定位置に嵌合してケースカバ
ー３１ｂを覆着することにより光学ブロツクＡが
形成されている。なお、投、受光用開口部３２
ａ，３２ｂにはレンズ保護を兼ねるフイルター３
３ａ，３３ｂが取着されており、受光用光学系２
と受光用光フアイバー８ａ，８ｂの受光面との間
の光路の側方には、光電スイツチの直近の不感領
域をなくすためのＶ字状反射板３４が配設されて
いる。

いま、実施例にあつては、投光用発光素子１２
と投光用光フアイバー７との光結合を容易にする
ためにフアイバー径ｄを太くした場合にあつて
も、第３図に示すように光源径を出光側の端面に
配設されたアパーチヤ９の開口径d′に応じた小さ
な径にすることができるので、小型の光学ブロツ
クＡにてビーム径が細く且つ強い光ビームＰを比
較的遠い検知エリアに投光することができ、しか
も投光用光フアイバー７と投光用発光素子１２と
の光結合部分の位置ずれの許容範囲が大きくなつ
て光結合が容易にできるようになつている。ま
た、光結合部分をコネクタ接続にする場合にあつ
ても、あまり高い精度の部品を使用する必要がな
く、コストが高くなることがない。

〔考案の効果〕

本考案は上述のように、投光用発光素子から発
する光を投光用光学系にて光ビームに成形して検
知エリアに投光する投光手段と、投光手段の側方
に所定距離をもつて配設され被検知物体による光
ビームの反射光を集光する受光用光学系と、受光
用光学系の集光面に配設され被検知物体までの距
離に応じて集光面内で移動する集光スポツトの位
置に対応した位置信号を出力する位置検出手段
と、位置検出手段出力に基いて被検知物体が所定
の検知エリア内に存在するかどうかを判別して出
力回路を制御する判別制御手段とを具備し、投光
用光学系および受光用光学系よりなる光学ブロツ
クと投光用発光素子および位置検出手段を含む回
路ブロツクとの間を光フアイバーにて光学的に接
続して成る反射型光電スイツチにおいて、一端面
が投光用発光素子に光結合され、他端面が投光用
光学系の光源位置に配置される投光用光フアイバ
ーを投光用発光素子の光源径と同等な太径の光フ
アイバーにて形成し、上記投光用光フアイバーの
他端面に出光範囲を制限する光源径制御用アパー
チヤを設けたものであり、投光用発光素子と投光
用光フアイバーとの光結合を容易にするためにフ
アイバー径を太くした場合にあつても、アパーチ
ヤによつて光源径を小さくすることができるの
で、小型の光学ブロツクにてビーム径が細く且つ
強い光ビームを比較的遠い検知エリアに投光する
ことができ、しかも投光用光フアイバーと投光用
発光素子との光結合が容易にできるという効果が
ある。また、光源径制御用アパーチヤを、フアイ
バーホルダーの保持孔の前面開口に一体的に設け
たので、構成が簡略化されるとともに、組み立て
が容易になり、コストを安くすることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案一実施例の要部分解斜視図、第
２図ａは同上の要部正面図、第２図ｂは同上の要
部断面図、第３図は同上の動作説明図、第４図は
本考案に係る反射型光電スイツチの基本例の要部
概略構成図、第５図は同上のブロツク回路図、第
６図および第７図は同上の動作説明図、第８図は
従来例の概略構成図、第９図ａは同上の要部正面
図、第９図ｂは同上の要部断面図、第１０図乃至
第１２図は同上の動作説明図である。 １は投光手段、２は受光用光学系、４は位置検
出手段、５は判別制御手段、６は出力回路、７，
８ａ，８ｂは光フアイバー、９はアパーチヤ、１
２は投光用発光素子、１３は投光用光学系、３０
はフアイバーホルダー、３５は保持孔である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 投光用発光素子から発する光を投光用光学系に
   て光ビームに成形して検知エリアに投光する投光
   手段と、投光手段の側方に所定距離をもつて配設
   され被検知物体による光ビームの反射光を集光す
   る受光用光学系と、受光用光学系の集光面に配設
   され被検知物体までの距離に応じて集光面内で移
   動する集光スポツトの位置に対応した位置信号を
   出力する位置検出手段と、位置検出手段出力に基
   いて被検知物体が所定の検知エリア内に存在する
   かどうかを判別して出力回路を制御する判別制御
   手段とを具備し、投光用光学系および受光用光学
   系よりなる光学ブロツクと投光用発光素子および
   位置検出手段を含む回路ブロツクとの間を光フア
   イバーにて光学的に接続して成る反射型光電スイ
   ツチにおいて、一端面が投光用発光素子に光結合
   され、他端面が投光用光学系の光源位置に配置さ
   れる投光用光フアイバーを投光用発光素子の光源
   径と同等な太径の光フアイバーにて形成するとと
   もに、投光用光フアイバーの端部を投光用光学系
   に対して定位置に配置したフアイバーホルダーに
   設けた保持孔に貫通させた形で固定し、上記投光
   用光フアイバーの他端面からの出光範囲を制限す
   る光源径制御用アパーチヤをフアイバーホルダー
   の保持孔の前面開口に一体的に設けたことを特徴
   とする反射型光電スイツチ。