JPH0443209B2

JPH0443209B2 -

Info

Publication number: JPH0443209B2
Application number: JP59041781A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Momose; Yoshimasa Saito; Motoo Igari; Masaharu Myazaki
Original assignee: Konica Minolta Inc; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd; Konica Minolta Inc
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1992-07-15
Also published as: JPS60186701A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、赤外線等の光を投射し、その反射光
を検出して物体の有無或いはその物体までの距離
を測定するための光電スイツチに関する。

（従来技術）この種の光電スイツチは、工場内の生産ライン
のセンサとして、その前方を物体が通過したか否
か、或いは高精度を要求される場合としてはその
センサから特定距離内を物体が通過したか否かの
検知に使用される。

このような光電スイツチの投光部分及び受光部
分は、第１２図に示すように、遮光筒７１の一方
の筒部７１ａを投光用、他方の筒部７１ｂを受光
用として、その一方の筒部７１ａの奥に投光素子
７２１を、また他方の筒部７１ｂに受光素子７２
２を取り付け、更に一方の筒部７１ａの前面には
集光レンズ７３１を、他方の筒部７１ｂの前面に
も集光レンズ７３２を取り付けて、その各集光レ
ンズ７３１，７３２を遮光性の押え枠７４により
押さえて固定ている。７５は上記のようにして構
成される投光部と受光部が取り付けられる本体ケ
ースである。

ところで、上記両集光レンズ７３１，７３２に
付着した汚れは、光電スイツチの性能に影響を与
えるために、必ず清掃して除去する必要がある
が、上記構成では押え枠７４と集光用レンズ７３
１，７３２との間に必ず段差が生じる。このた
め、この段差があると、その清掃を完全に行うこ
とが困難である。

そこで、第１３図に示すように、投光用及び受
光用の集光レンズを一体化したレンズ７６により
構成して、片側のレンズ部７６ａを投光用、他側
のレンズ部７６ｂを受光用とし、その前面を偏平
にしたものがある。この構成では前面に段差がな
くなるので、その前面部分の汚れを清掃すること
は容易となる。しかし、この場合には投光用の筒
部７１ａと受光用の筒部７１ｂの先端部分が、レ
ンズ７６の中間部７６ｃによつて光学的に結合し
てしまい、その間で光の廻り込みが起る。

この光の廻り込みを完全に無くするためには、
レンズ７６の透明の中間部７６ｃを無くする必要
があるが、このようにすると第１２図で指摘した
問題が再発するという問題がある。

（発明の目的）本発明は斯かる点に鑑みて成されたもので、そ
の目的は、光の廻り込みを防止し、しかも前面の
汚れの清掃が簡単となるようにその前面を偏平に
形成することが容易な光電スイツチを提供するこ
とである。

（発明の構成）このために本発明は、投光素子と投光用集光レ
ンズを収容する投光用遮光筒部で構成した投光
部、該投光部からの投射光の被検出物体での反射
光を受光する受光素子と受光用集光レンズと該受
光素子及び受光用集光レンズを収容する受光用遮
光筒部で構成した受光部を具備する光電スイツチ
において、上記投光部の前面を覆う防塵用の投光
用窓部、上記受光部の前面に覆う防塵用の受光用
窓部、上記投光用窓部及び上記受光用窓部をそれ
らの並び方向を迂回して連結する連結部からなる
透明のインサート板と、上記投光用窓部、上記受
光用窓部の各々の周囲を囲んでそれらを光学的に
分離する遮光部材とを設け、該遮光部材の上記投
光用窓部と上記受光用窓部とを分離する部分の裏
面と、上記投光用遮光筒部と上記受光用遮光筒部
とを分離する隔壁の先端部分とを、凹凸構造又は
段差構造で嵌め合い結合させて構成したものであ
る。

（実施例）以下、本発明の光電スイツチの実施例を図を参
照して説明する。本実施例の光電スイツチは、第
１図に示すように、本体ケーヌ１の内側１ａに光
学ユニツトその他が設けられ、それらを覆うよう
に上蓋２が閉じられる（第４図、第５図）構成で
ある。そして、本体ケース１の正面１ｂには、そ
の中心部分に赤外線式の投光部Ａが、またその投
光部Ａの両側に同一距離だけ離れて受光部Ｂ，
B′が設けられている。そして、この投光部Ａ及
び受光部Ｂ，B′によつて光学ユニツトが構成さ
れている。また、上記した正面１ｂに隣接する一
方の側面１ｃには、検出距離エリアを設定する距
離設定部Ｃとその設定した距離エリア内に被検出
用の物体が入つた際にそのことを表示する距離表
示部Ｄが設けられている。更に、背面の角部分に
はコード接続部Ｈが設けられている。

上記投光部Ａ及び受光部Ｂ，B′は、その前面
が、第２図及び第３図に示すような防塵板３によ
り覆われている。この防塵板３は、赤色透明部材
等の透光部材で構成されたインサート板３１と、
そのインサート板３１の前面及び背面を覆うよう
にそのインサート板３１に対して一体的に樹脂の
２色成形により形成された遮光性を有する例えば
黒色の遮光部材３２により構成されている。

即ち、インサート板３１は、受光部B′の防塵
用の窓部３１ａ、投光部Ａの防塵用の窓部３１
ｂ、受光部Ｂの防塵用の窓部３１ｃが、突出した
形状で、段部を有するスリツト３１ｄ，３１ｄに
より並び方向に分離されて形成され、その各窓部
３１ａ〜３１ｃの連結は各窓部３１ａ〜３１ｃの
並びの方向を迂回して、上下の連結部３１ｅ，３
１ｅにより行われている。

一方、遮光部材３２は、インサート板３１の前
面においては、窓部３１ａ〜３１ｃの各々を囲ん
でそれらを光学的に分離するように窓枠部３２ａ
として形成され、また背面においては、Ｏリング
４を懸架するための鍔部３２ｂとして形成されて
いる。この鍔部３２ｂに形成された切欠部３２ｃ
は後記するレンズの位置決め用である。また窓枠
部３２ａの部分の内、スリツト３１ｄに埋設され
て表裏間に連続する遮光部３２ｄの裏面には後記
する遮光筒５の先端が嵌るための凹部３２ｅが形
成されている。

従つて、この防塵板３は、窓部３１ａ〜３１ｃ
の前面と窓枠部３２ａの前面との境界部分に段部
等が無く面一となつて偏平となるために、その前
面が塵が付着した場合でも窓部分３１ａ〜３１ｃ
の各々の全ての前面を布等で容易に清掃すること
ができる。また、窓部分３１ａ〜３１ｃは相互の
隣接部分が遮光部材３２の遮光部３２ｄによつて
分離されているので、窓部分３１ａ〜３１ｃの相
互間において光の廻り込み現象は起らない。更
に、インサート板３１に対する遮光部材３２の一
体化は、インサート板３１の表裏両側にまで遮光
部材３２の樹脂を回し込む一体成形であるので、
両者の結合は完全なものとなり、分離の恐れはな
い。

上記した遮光筒５は、受光部B′用の筒部（図
示せず）、投光部Ａ用の筒部５ｂ、受光部Ｂ用の
筒部５ｃを具備し、各筒部を分離する隔壁５ｄの
先端部分が上記したように防塵板３の遮光部材３
２の凹部３２ｅに凹凸構造で嵌合し、外周部分５
ｅの先端が遮光部材３２の鍔部３２ｂの内側に段
差構造で嵌合している。このため、例えば筒部５
ｂと筒部５ｃの間では、遮光部材３２の凹部３２
ｅと隔壁５ｄの先端との衝合面が光通路となる
が、その通路は曲折するので、光が通過する恐れ
はない。なお、遮光部３２ｄと隔壁５ｄの先端部
分とは、鍔部３２ｂと外周部５ｅとの結合のよう
に、段差構造で嵌合させても、同様に光通過を防
止できる。

受光部B′用の筒部内には受光用の集光レンズ
が、投光部Ａ用の筒部５ｂ内には投光用の集光レ
ンズ６２が、受光部Ｂ用の筒部５ｃ内には受光用
の集光レンズ６３が各々配置されている。集光レ
ンズ６２の取り付けは、第４図に示すように、そ
の上下方向に形成された突起６２ａを防塵板３の
遮光部材３２の切欠部３２ｃに嵌め込み、遮光筒
５の上板部５ｈと下板部５ｉの先端を押し当てて
行う。他の集光レンズについても同様である。

そして、投光部Ｂの筒部５ｂの奥部分には、絞
り７を介して投光素子（発光ダイオード）８が取
り付けられている（第４図）。

また、受光部Ｂの筒部５ｃの奥には、上片５
f₁、下片５f₂、及び突起５f₃によつてガイド部５
ｆが形成され、このガイド部５ｆにホルダ９２が
ガイドされている。９２ａは突起５f₃に嵌合する
凹部である。そして、このホルダ９２内に位置検
出用受光素子（PSD）１０２が接着剤等によつ
て固定・保持されている。１１は不必要な波長領
域をカツトするためのフイルタである（第５図）。

この位置検出用受光素子１０２は、横長の受光
部１０２ａを有し、被検出物体からの反射ビーム
がその受光部１０２ａの長手方向のどの位置で受
光されたかによつて出力電流を変化するよう構成
されている。１０２ｂはバイアス端子、１０２ｃ
と１０２ｄは出力端子である。

この位置検出用受光素子１０２の部分では、そ
のホルダ９２が矢印ｘ方向に移動可能に設けら
れ、これによつて位置検出用受光素子１０２自体
が長手方向に移動可能となつて、その長手方向の
位置調整が可能となつている。即ち、筒部５ｃの
奥のガイド部５ｆの上片５f₁には孔５ｇが形成さ
れ、またホルダ９２にも長溝９２ｂが形成されて
いる。そして、本体１２２ａが孔５ｇに、ピン１
２２ｂが長溝９２ｂ内に入るように、偏心鋲１２
２が装着されている。１２２ｃはドライバ用の溝
である。なお、ピン１２２ｂの本体１２２ａの軸
心からの偏心量はＬである（第７図、第８図）。

従つて、溝１２２ｃにドライバを当てて偏心鋲
１２２を回転すると、ピン１２２ｂが長溝９２ｂ
内を移動するために、ホルダ９２の全体がガイド
部５ｆの上片５f₁、下片５f₂、及び突起５f₃にガ
イドされて、矢印ｘ方向に最大2Lの距離だけ移
動する。このため、位置検出用受光素子１０２も
同様に移動するので、その位置を調整することが
できる。

この点を第９図を参照してもう少し詳細に説明
すると、偏心鋲１２２を仮に矢印α方向に回転す
ると、力Ｅがホルダ９２に加わると同時に偏心鋲
１２２を押さえる力Ｆが加わる。この場合、ホル
ダ９２の下面９２ｃを突当面とすると、その下面
９２ｃを中心としてモーメントＭが加わり、本来
左右に動かなければならないホルダ９２が、その
下面９２ｃを中心とした動きとなる。このとき下
面９２ｃの点ではかなり大きなステツクスリツプ
現象を起すので、左右調整は困難となる。これを
防止するためには、偏心鋲１２２の力Ｅの作用す
る面に力Ｆの突当面をもつてくれば良いことなに
なる。

本実施例では、スペースの点から上記問題の解
決が困難なため、可能な限り力Ｆを受ける突当て
面を偏心鋲１２２の力Ｅの作用する面に近づける
ために、ホルダ９２に凹部９２ａを設けると共に
ガイド部５ｆに突起５f₃を設け、両者の嵌合面Ｇ
で受けるようにした。これにより、突当面を下面
９２ｃとした場合に比べてかなり改善される。

なお、ここでは一方の受光部Ｂについて説明し
たが他方の受光部B′の位置検出用受光素子１０
１、ホルダ９１、偏心鋲１２１についても全体が
対称的になつている点を除けば全く同一構造であ
る。

以上のようにして構成される投光部Ａ、受光部
Ｂ，B′は、遮光筒５に対して一体的に１個の光
学ユニツトとして設けられ、本体ケース１への取
り付けは、その本体ケース１の面１ｂ側に形成さ
れた開口部１ｄに対してＯリング４によつて緩
衝・水密構造で取り付けられる。即ち、防塵板３
の遮光部材３２の鍔部３２ｂの外面にＯリング４
を懸架して、開口部１ｄの前部分に形成された段
部１d₁にそのＯリング４が嵌合するように嵌め込
むと、第１図、第４図、第５図等に示すように、
光学ユニツト全体が本体ケース１に対して緩衝・
水密構造で取り付けられる。特に、この取付構造
では、本体ケース１に外力が加わつた場合でも、
その外力はＯリング４によつて吸収されるため
に、光学ユニツト自体に加わる力は緩衝され、そ
の光学ユニツトに対する悪影響を回避することが
できる。

上記Ｏリング４としては、それら嵌め込まれる
防塵板３の鍔部３２ｂの外形に類似のほぼ長方形
に成型時に形作られたものが使用される。円形の
Ｏリングを用いると組立作業性が悪くなるばかり
でなく、防塵板３の角部によつてそのＯリングに
力がかかり、そのＯリングが局部的に伸びて、防
水が確実でなくなるが、上記のようにほぼ長方形
に作られたＯリング４を使用することによつてこ
のような欠点は防止される。

検出距離エリアを設定する距離設定部Ｃ及びそ
の設定したエリア内に被検出物体が入つたことを
表示する距離表示部Ｄは、本体ケース１の側面１
ｃに形成された開口部１ｅに設けられている（第
１図、第６図）。１３はプリント配線板であり、
この部分に距離設定用の可変抵抗１４及び距離表
示用の表示用光源（発光ダイオード）１５が取付
られており、その可変抵抗１４の回転操作部１４
ａに対して、摘み１６が連結板１７を介して取り
付けられている。

そして、プリント配線板１３は透明部材で成る
表示本体１８の２個の突起１８ａ，１８ｂに対し
て位置決めされ、その一方の突起１８ｂの溶着に
より、固定されている。この表示本体１８は、係
合突起１８ｃ，１８ｄによつて、本体ケース１の
開口部１ｅ内に係合され、引き抜けが防止されて
いる。１８ｅはレンズ部として広い範囲から見え
るように突出した形状に構成した表示窓であり、
その表面はアラシ仕上げされている。

上記摘み１６はこの表示本体１８に形成された
凹部１８ｆ内に防水用のＯリング１９を介して取
り付けられている。また表示本体１８の前面部分
も、本体ケース１の開口部１ｅの開口面の段部１
e₁に対してＯリング２０を介在させて水密構造と
なつている。

２１は銘板であり、本体ケース１の段部１e₂と
表示本体１８の前面に両面テープにより貼り付け
られている。２２はリング状のシートであり、銘
板２１と摘み１６との間に介在させて、その銘板
２１と摘み１６が接着しないようにている。よつ
て、摘み１６はその回転に支障は起らない。

従つて、この距離設定部Ｃ及び距離表示部Ｄに
おいては、それらが表示本体１８に組み込まれて
１個の表示ブロツクとして一体化されているの
で、その表示ブロツクを単体とした検査が可能と
なるばかりでなく、組立の簡素化や本体ケース１
に組み込む際の位置調整（特にプリント配線板１
３上の可変抵抗と摘み１６の間の位置調整、プリ
ント配線板１３上の表示用光源１５と窓１８ｅと
の間の位置調整等）が不要となる。

第１０図は被検出物体Ｑを検出する光学系を原
理的に示すもので、集光レンズ６２に対する集光
レンズ６１，６３の離間距離は同一のl₀となつて
おり、集光レンズ６１，６３と位置検出用受光素
子１０１，１０２との各々の離間距離はｆとなつ
ている。なお、位置検出用受光素子１０１は半導
体位置検出素子（Position Sensig Device：
PSD）として知られているものが用いられてお
り、出力端子１０１ｃ，１０１ｄにはスポツト光
r′と電極１０１ｅ，１０１ｆまでの距離に反比例
した出力電流が生じる。他方の位置検出用受光素
子１０２についても同様である。また、位置検出
用受光素子１０１，１０２は、集光レンズ６１，
６３からの距離がいずれもl₁に等しくなるように
する必要があるが、これは前記した偏心鋲１２
１，１２２の回転によるホルダ９１，９２の矢印
ｘ方向の位置調整によつて行う。

さて、投光素子８から赤外線を投光すると、そ
の光は集光レンズ９２によつてある幅を持つた光
ビームＰとなつて被検出物体Ｑに投射され、そこ
で反射された反射ビームＲ，R′が集光レンズ６
１，６３によつて集光されて各々位置検出用受光
素子１０１，１０２に入射する。

従つて、この位置検出用受光素子１０１，１０
２に生ずる受光スポツトｒ，r′の内のいずれか一
方の位置を検出することにより、三角測量的に被
検出物体Ｑまでの距離ｌを知ることができる。即
ち、距離ｌが短ければ例えば一方の受光スポツト
ｒは投光素子８側と反対側（外側）に比較的偏つ
て位置し、長ければ投光素子８側（内側）に比較
的偏つて位置する。よつて、その受光素子１０２
の出力端子１０２ｃ，１０２ｄの出力電流を比較
すれば、受光スポツトがどの位置にあるかを知る
ことができる。そして、上記両方の出力電流を比
較した比較信号が距離ｌを示すことになる。

従つて、距離設定部Ｃの可変抵抗１４によつて
所定の距離に対応した基準レベルを設定しておけ
ば、上記比較信号がその基準レベルを越えたか否
かを検出することにより、被検出物体Ｑが設定し
た距離内にあるか否かを検出することができる。
そして、その設定距離内にあるとき距離表示部Ｄ
の表示用光源１５を点灯させるようにすることが
できる。なお、上記受光スポツトｒが位置検出用
受光素子１０２に受光されるか否かにより、被検
出物体の有無も検出することができることは勿論
である。

他方の位置検出用受光素子１０１についても全
く同様であり、よつて一方のみで充分であり、両
方の位置検出用受光素子１０１，１０２は不要で
あると思われるが、これは検出誤差を補正するた
めに設けたものである。

即ち、投光素子８から発射した光は集光レンズ
６２によつて平行な光ビームＰとなるのである
が、その光ビームＰにはある程度の幅があるため
に、その光ビームＰの全部ではなく一部が被検出
物体に投射された場合には、その投射部分からの
反射ビームの光スポツトが位置検出用受光素子に
入るために、そこで検出誤差が生じる。つまり、
第１１図に示すように、被検出物体Q′が前記第
１０図の場合と同一の距離ｌにあるにも拘らず、
光ビームＰの一部のみがその被検出物体Q′に投
射されるために、位置検出用受光素子１０２の受
光面の受光スポツトｒの位置配分が第１０図の場
合と異なり、出力端子１０２ｃ，１０２ｄからの
出力電流を比較した比較信号が第１０図の場合と
異なつて、誤差が生じる。

そこで、２個の位置検出用受光素子１０１と１
０２を投光素子８に対して対称的に設けている。
このようにすると、上記誤差が生じる場合には、
両位置検出用受光素子１０１，１０２の出力電流
の比較信号が互いに反対方向に変化する。よつ
て、両位置検出用受光素子１０１と１０２の内側
の端子１０１ｃ，１０２ｃの出力を加算し、外側
の端子１０１ｄ，１０２ｄの出力を加算し、その
両加算信号を比較することにより、誤差が相殺さ
れて、正しい距離ｌを示す信号を得ることができ
る。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、防塵板におけ
る投光用窓部及び受光用窓部が遮光部材で分離さ
れ、その遮光部材に対して投光用筒部及び受光用
筒部が結合されているので、投光部と受光部との
間の光の廻り込み現象を防止することができる。
また、防塵板の前面を偏平に形成することが容易
であるので、そのようにすれば、その前面の清掃
を容易且つ完全に行うことができる。特に、測距
光学系はその最低の受光パワーが10nW程度と非
常に小さいため、わずかな光漏れでも大きなノイ
ズとなりＳ／Ｎを大幅に低下させるのが、本発明
によれば、これを完全に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光電スイツチの蓋
を外した状態の上面図、第２図は防塵板の斜視
図、第３図は同防塵板の長手方向の断面図、第４
図は第１図におけるａ−ａ線に沿つた断面図、第
５図はｂ−ｂ線に沿つた断面図、第６図はｄ−ｄ
線に沿つた断面図、第７図は第６図におけるｅ−
ｅ線に沿つた断面図、第８図は位置検出用受光素
子のホルダのガイド部の平面図、第９図は偏心鋲
による位置調整の説明図、第１０図及び第１１図
は距離測定の説明用の光学図、第１２図及び第１
３図は従来例の光電スイツチを示す断面図であ
る。Ａ……投光部、Ｂ，B′……受光部、Ｃ……距
離設定部、Ｄ……距離表示部、Ｈ……コード接続
部、１……本体ケース、２……蓋、３……防塵
板、３１……インサート板、３２……遮光部材、
４……Ｏリング、５……遮光筒、６１，６２，６
３……集光レンズ、７……絞り、８……投光素
子、９１，９２……ホルダ、１０１，１０２……
位置検出用受光素子、１１……フイルタ、１２
１，１２２……偏心鋲、１３……プリント配線
板、１４……距離設定用の可変抵抗、１５……表
示用光源、１６……距離設定用の摘み、１７……
連結板、１８……表示本体、１９，２０……Ｏリ
ング、２１……銘板、２２……シート。

Claims

【特許請求の範囲】１投光素子と投光用集光レンズを収容する投光
用遮光筒部で構成した投光部、該投光部からの投
射光の被検出物体での反射光を受光する受光素子
と受光用集光レンズと該受光素子及び受光用集光
レンズを収容する受光用遮光筒部で構成した受光
部を具備する光電スイツチにおいて、上記投光部の前面を覆う防塵用の投光用窓部、
上記受光部の前面を覆う防塵用の受光用窓部、上
記投光用窓部及び上記受光用窓部をそれらの並び
方向を迂回して連結する連結部からなる透明のイ
ンサート板と、上記投光用窓部、上記受光用窓部の各々の周囲
を囲んでそれらを光学的に分離する遮光部材とを
設け、該遮光部材の上記投光用窓部と上記受光用窓部
とを分離する部分の裏面と、上記投光用遮光筒部
と上記受光用遮光筒部とを分離する隔壁の先端部
分とを、凹凸構造又は段差構造で嵌め合い結合さ
せたことを特徴とする光電スイツチ。