JPS5871477A - Ｖ型光障壁 - 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】 本発明は、発光器、この発光器に近接配置された受光器
並びＫこれらの発光器及び受光器から一定距離を置いて
設置された反射体、特に、明瞭な反射散乱ロープ（Ｒ＠
ｆｌ＠ｘｉｏｎｓｓｔｒ＠ｕｋｅｕｌｅ　）を有する再
帰反射体を具備するＶＷ元障壁に関する。

従来ＯＶｇ光障壁は、そのハウジングからの反射体の変
位に火車く依存して信号が変化するので、その用途が制
限されている。この信号の依存性の原因は、はとんど、
この種の先陣１１に使用される反射体く反射箔又は成形
プラスチック反射体）が光＠を正１１に逆方向に反射せ
ず、入射角よりも極めて大きな散乱角度で又は入射角よ
りも極めて小さな散乱角度で反射することＫある。換言
すれば、一般に光ａｔ正確に再帰反射する九めに使用さ
れる再帰反射体は、理想的な反射特性を有していない。

逆に１この再帰反射体は、顕著な反射散乱ロープを有す
ることが多く、そのために、入射光がこの反射散乱ロー
ブの角度範囲内において成る角度を以って反射されるこ
とに＆る。上記のようなＶ型光障壁に使用される再帰反
射体に上記のような反射散乱ローブが存在すゐというこ
とは、ζＯ再帰反射体からＶ型光障壁に至る距離が増大
すればするほど、受光器に入射する散乱反射光ビームの
割合が減少することを意味する。

上記０ＶＩｌｉ党障１１を比較的大きな反射体変位で使
用しなければならない場合には、大暑く離れ要点に位置
する反射体から反射される光束が少なくても系０機能に
はさしつかえない程度に、系の感度を高くしなければな
らない。しかし、この系の感度が高いということは、党
障壁からの距離が短い地点においては、反射体よりも極
めて小さい反射物体、（本来、障害物として認識される
べき物）を、認識しないことを意味する。換言すれば、
上記ｖｆｆｉ党障壁は、この７１１元障壁から短い距離
を置いて位置する高反射物体に対しては、その機能を果
さない。

し九がって、本発明の目的は、上記の型に属するｖｍ党
障壁であって、光ビームが中断されることなく入射する
受光器から出力される信号が、従来のＶ型党障１１に比
較して、反射体の変位にはとんと影響されないものを提
供することで参る。これＫより、従来のｖｌｌ光障壁と
の関係において、反射体が平均して変動のない受光信号
を生じ得る変位の範囲が広範に拡大され得る。

本発明は、上記ＯＩＩ題を解決する丸めに、発光器及び
受光器が、互いに近接（４Ｉに、隣接）する数個（例え
ば、２個）の光結像素子であって、並列配置された光軸
を有するものを含むように構成される。本発明の技術思
想は、大障壁の軸上にビームの交差領域が並ぶように、
複数本の大障壁ビームが並列した状態で全く同一の光源
から出力されるか又は全く同一の受容素子へ入力される
というととにある。明瞭な散乱角を有する再帰反射体は
、２本の大障壁ビームの交差領域内において従来より一
相当に大きい変位幅を有しているので、その再帰反射体
の変位が比蒙的大きく変動しても受光器の出力信号は、
大障壁ビームが妨げられなければ、広い範囲に亘って一
定である。数多くの光結ｇＩ素子を設けるようにすれば
、受光器の出力信号に有意差のある変化を引起ζすこと
なく再帰反射体を移動し得る変位幅は、実際上、自由に
増大し得る。極論すれば上記の通りであるが、発光器及
び受光器のそれぞれに対し隣接する２個のみの光結像素
子を設けることが望ましい。なぜなら、これＫより、再
帰反射体の位ｔｌｌｌＫ影響を受けることなく安定し九
出力信号を数多くの実用について得ることがで自るから
である。

４１に１それぞれの大障壁ビームの交差領域が、党障Ｉ
ＩＯ軸上で、少なくとも互いに隣接し、さらに好ましい
形態として重なるように、光結像素子の光軸が並列され
ることが望ましい。この並列構成により、−の交差領域
から次の又差領域への、再帰反射体の軸方向移動に起因
する信号の変動は最小に抑制される。

特に、大障壁ビームが中断されず、かつ、反射体が交差
領域を軸方向に移動しつつある時に、受光器の出力信号
が広い範Ｈに亘って一定でおり、かつ、最大で３０−１
でしか中心出力信号に対して変動しないように１交差領
域が重なることが望ましい。

光結像素子は、実際には、レンズ、特に、対物レンズで
ある０本発明の好適な実施例は、以下の特徴を有する。

すなわち、大障壁の軸Ｋ１１ＩＩシて、平面形状が円形
、楕円形又は方形の２個の完全形レンズが設けられ、そ
れらのレンズの光軸は中心軸に並列されるとともに、２
個の不完全形レンズが上記完全形レンズのそれぞれに近
接して並置され、これら不完全形レンズの光軸は大障壁
の中心軸に対して、偏心し、かつ、完全形レンズの光軸
よりも更に離れてその中心軸に並列されゐ。この場合、
不完全形レンズの光軸は、隣接する完全形レンズの外側
縁にほぼ一致する。すなわち、上記不完全形レンズは半
完全形（完全図形を半載し九）レンズである。

好適な実施例の場合には、隣合う完全形レンズ及び不完
全形レンズの光軸は、その２個のレンズの中心同士より
も、互いに、さらに近接するので、受光器の出力信号が
広い範Ｈに亘って一定となる。

本発９１１によるｖＩｌ光呻鷺を最も効果的な形ちで実
施するためには、完全形レンズも不完全形レンズも必ｌ
！に応じて修正される球形レンズとされる。

ｔた、全てのレンズは、その輪廓の平面形状が方形であ
って、かつ、互いに境界を接するように隣接しつつ細長
く配置される。

本発明による好適な実施例Ｏａ明に先行して、本発明の
作用・効果を従来例との比較において浮彫りにする丸め
に、この従来例の■型光障！１０構成、作用、効果及び
その欠点を第１図に基づいて説明する。

この第１図に示されてい畢ように、光源２墨及び受光器
２４が一定間隔Ｒｔ以って党障壁ハウジング２２内に配
設されている。光源２３は、白熱ランプ又は他の発光源
とすることができる。

光源２！１から放射され九党は、党障壁ハウジング２２
の前置内に配設され九対物凸レンズ１墨により収束され
、平行な発射光ビーム１８となる。

この発射光ビーム１８Ｆｉ、Ｖ型光障壁の中心軸２０に
対し角／２の傾ｆＰｒｔ−以って党障壁ハウジング２２
から投射される。上記中心軸２ｏは、光源２６及び受光
器２４を結ぶ線の画面２等分線に一致する。

破線によって示され九再帰反射体２１がＶ型光障壁の中
心軸２０上に配設されている。この再帰反射体２１は、
反射光ビーム１９を、党障壁ハウジング２２の前壁内に
設けられた対物レンズ１４の方へ返送する程度にはり＠
すした散乱特性を有する。元ビーム１８及び１９は、発
光器１１ｔ−構成する対物レンズ１６及び光源２６がど
の領域を通って元を放出し得るか、並びに、受光器１２
を構成する対物レンズ１４及び光受容素子２４がどＯＩ
Ｉ域から受光するかｔＦ！Ａ瞭に示すために、第１図に
おいて再帰反射体２１を通過するように描かれている。

゛対物レンズ１６及び１４の中心を通る光軸１５及び１
６は、Ｖ型光障壁の中心軸２０に対して平行であり、か
つ、この中心＠２０から等距離の位置にある。光軸１５
及び１６間の距離は、Ｖ型光障壁の基準長Ｂとなる。

発射光ビーム１８及び反射光ビーム１９は、交差領域１
７において重なる。再帰反射体２１が、第１図に示され
ているように、この交差領域１７の中心に位置するとき
は、上記光受容素子２４は、蛙太ｆｉｉ′Ｏ光束１に受
答し、それによって、最大の出力信号を生じる。この点
を考えれば、上記再帰反射体２１が発射光ビーム１８の
横断面にほぼ一致することが重要である。再帰反射体２
１が中心軸２０上を前後（すなわち、両端矢印Ｆの方向
）Ｋ移動され、光路が妨げられなければ、七Ｏ再帰反射
体２１の移動に伴って光受容素子２４の出力信号は変化
する。

上記基準長Ｂ及び光ビーム１８．１９間の角αの大きさ
を調整することにより、又差領域１７の位置と長さとを
調整することができる。

従来のＶ型光障壁によれば、一般に、上記基準長Ｂも＾
αも一定でおる。もちろん、これらのパラメータを調整
できる■型光障壁も提案されてはいる。しかし、このパ
ラメータルミ整によってＶ型光−ＩｉＯ精度に有害な影
會を与えないようにするためには、かなり費用が高くな
ることは避けられない。もし、上記のＶ型光障壁を、反
射体の変位が大小いずれとなる範囲においても使用しな
ければならないとすれば、必然的に上記基準長Ｂ及び角
αの値を極めて小さく選ばなければならない。

しかし、基準長Ｂ及び角αの値をこのように選定すれば
、再帰反射体２１が光陰壁ハウジング２２に極く近接し
て置かれた場合に、光受容素子２４からの出力信号の極
大値が望ましくない程度に高くなることになる。他方、
再帰反射体２１が光陰壁ハウジング２２から比較的に大
きく離れて置かれた場合には、比較的小さく、かつ、不
安定な出力信号が光受容素子２４から生じることになり
、しかも、その信号値も比較的低い。

上述したような欠点を有する従来のｖ型光障壁に対し、
これらの欠点を除去する本発明によるＶ型光障壁の実施
例を第２図ないし第５図に基づき詳しく説明する。この
説明において、１！ｅ１図０５１ｊ施例における各部分
と本発明によるｖ型光障壁の各部分が一致する場合には
同一番号を使用する。

第２図において、第１図に示され九従来のｖｆｆｌ光障
壁の対物レンズ１！ｔ、１４は、それぞれ、境界を接す
る３個の対物レンズ１３＆、１３ｂ及び１６０Ｍびに対
物レンズｊ４ｍ、１４ｂ及び１４６に分割され、これら
の対物レンズ１３ａ、１！ｂ。

１！ｅ、１４ｍ、１４ｂ及び１４ｃのそれぞれの光軸１
５＆、１５ｂ、１５（！、１６＆、１６ｂ及び１６ｅは
並列配置される。したがって、発射光ビーム１８’ｅ　
１８ｂ及び１８ｃのそれぞれと反射光ビーム１９１．１
９ｂ及び１９ｃのそれぞれとは％ＶｉＩＩ光障壁の中心
軸２０上の異なる点で互いに交差する。光ビームが光陰
壁ハウジングにより近い位置で交差すれば、それだけ角
αは大きくなる。し九がって、光ビーム１８１及び１９
＆間の角α１は光ビーム１８ｂ及び１９ｂ閣の角α３よ
りも大きく、この角α、は光ビーム１８ｃ及び１９ｃ間
の角α、よりも大きい。このように、第２図のＶ型光障
壁は、最も短い第１基準長Ｂ１、少し長い第２基準長Ｂ
２及び最も長い第３基準長Ｂ６を有しており、これらの
基準長Ｂ１．Ｂ２及びＢ３は、それぞれ、異なる最適な
反射体変位を提供する。

本発明のＶ型光障壁システムによれば、再帰反射体２１
が光ビーム１１３ａ及び１９１又は光ビーム１８ｂ及び
１９ｂ又は光ビーム１８ｃ及び１９Ｃの交差領域の内部
に存在している限り、光受容素子２４は事実上一定の出
力信号を発生する。再帰反射体２１が上記交差領域間に
配置された場合には、光受容素子２４の出力信号は無効
となる。上記基準＆Ｂ１．Ｂ２及びＢる並びに角α、、
α、及びαｓｔ注意深く選定することにより、その出力
信号が無効となる度合を予定値内に抑えることができる
。

第３図及び第４図に示された実施例において、２個の球
形対物レンズ１３ｍ及び１１は、Ｖ型光障壁の中心軸２
０のいずれか一方側に接して配設され、かつ、第４図に
示されているように平面形状が方形の輪廓を有している
。上記対物レンズ１ａｍ及び１４＆の内外側縁に、同じ
く方形輪廓を有する、半球形の対物レンズ１５ｂ及び１
４ｂが隣接している。外側に位置する２個の対物レンズ
１３ｂ及び１４ｂは半球形であるから、それぞれの光軸
１５ｂ及び１６ｂは内側に位置する完全球形の対物レン
ズ１３＆及び１４１の外側縁上に位置する。このように
すれば、第２基準長Ｂ２は、対物レンズｌ５ＩＬ及び１
５ｂ並びに対物レンズ１４ａ及び１４ｂのそれぞれの中
心間の距離に対応しているから、第１基準長Ｂ１よりも
僅かに長くなるに過ぎない。したがって、光ビームｔ８
ｍ及び１９１並びに光ビーム１８ｂ及び１９ｂのそれぞ
れの交差領域は互いにより接近することになり、その結
果、光受容索子２４の出力信号はより一定となる。

、第５図は、光受容素子２４の相対出力信号Ｅと、第３
図の尺度で測定し九、光−一ハウジング２２の正面から
の再帰反射体２１の変位Ｘとの間の関係を示している。

第５図によれば、光受容索子２４の相対出力信号Ｅは、
まず、再帰反射体２１の変位Ｘの増加とともに増大し、
変位Ｘ１において極大となる。この変位Ｘ０の位置は、
元ビーム１８＆及び１９１の交差点と一致する０次いで
、杏帰反射体２１が中心軸２０上を光除電ハウジング２
２がらさらに遠ざかるに伴って、光受容索子２４の相対
出力信号Ｅは僅かに小さくなり、変位Ｘ、において極小
となる。

この変位Ｘｓの位置は、はぼ、光ビーム１８＆及び１９
１並びに光ビーム１８ｂ及び１９ｂのそれぞれの交差点
の中間点に一致する。最後に、光受容素子２４の相対出
力信号Ｅは、再び、再帰反射体２１の変位Ｘの増加とと
もに一大し、変位Ｘ１において極大となる。この変位Ｘ
、の位置において、光ビーム１８ｂ及び１９ｂが交差す
る。その後、上記相対出力信号Ｅは一様に減少する。

上記相対出力信ｊＥの半波高値幅Ｈは、変位Ｘ１の位置
よりも前方から始まって変位Ｘ３のがなり後方で終る、
極めて長い範囲に亘っている。上記Ｖ型光除電のいき値
を半波高＃Ｌ幅Ｈに対応する相対出力信号（Ｏ，Ｓ　）
にＩＩＩ！Ｉすることにより、半波高値幅Ｈに等しい変
位幅に亘ってｖ型光除電の一定の応答が可能となる。明
細書中、［一定（ｃａｎ　−５ｔａｎｔ　）　Ｊの飴は
、Ｖ型光除電のいき値に達するために必要となる、識別
可能な僅少の信号漸小をも含めて理解されるべきである
。

正面に位置する対物レンズ１ｇａ及び１４＆並びに対物
レンズｔ６ｂ及び１４ｂのそれぞれが占める表面積Ｆ１
及びＦ！の値を変え得ることは、本発明において％に＊
’ｌである。その理由は、表面積の割合Ｆｊ／Ｆ、　　
を注意深く選定することにより、変位Ｘ８及びＸ、の位
置（９：差点）における信号の振＠を与件としての反射
体及び光除電に対しはは等しい大きさに設定することが
できるからである。

例えは、測定範囲が相当な吸光状態に曝らされる場合に
は、表面積Ｆ、の値を表面積Ｆ１の値よりも大きくする
ことができる。表面積Ｆｌ及びＦ、の値を変えることが
できても変える必要のない主要な理由は、より大きな変
位の点に位置する反゛射体によって反射され九光線が、
この反射体の散乱ロープのために少なくなることである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術によるＶ型光除電の概略図である。 第２図は、本発明による■型ｆｔＳ障壁の概略図でおっ
て、発光器及び受光器のそれぞれが３個のレンズｌ具え
ている場合を示す。 第３図は、本発明によるＶ型光除電の他の実施例を示す
概略図である。 第４図は、第３図におけるＩＶ−ＩＶ線矢視図であって
、第３図に示すＶ型光障壁の正面を示す。 第５図は、第３図及び第４図に示すＶ型光障壁の受光器
の出力信号と反射体の変位との間の関係を示すグラフで
ある。 １１　・・・発光器、１２・・・受光器、する、１３ａ
、１３ｂ。 １３ｅ、１４．１４＆、１４ｂ及び１４　（！　・・・
対物レンズ、１５．１５＆、１５ｂ、１５ｃ＋　１６．
ｉ６ｍ、１６ｂ及び１６　Ｃ−・・元軸、１７−・・交
差領域、１８．ｔａａ。 １８ｂ及び１８　Ｃ−・・発射光ビーム、１９．１−９
１゜１９ｂ及び１９Ｃ・・・反射光ビーム、２０・・・
党障壁の中心軸、２１・・・再帰反射体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　発光器、この発光器に近接する受光器、並び
   にこれらの発光器及び受光器から離隔し九位置にある反
   射体を有するｖｍ党障壁において、発光器及び受光器の
   それぞれが、近接若しくは隣接配置され九複数個の光結
   ｇＩ素子を有し、これら０ＪＩｔ、結偉素子の光軸が並
   置されることｔ％黴とするＶ＠光障壁。 （２）　　１１１１軒請求の範囲第１項に記載の光障壁
   において、上記光結儂素子の光軸は、各光陰壁ビームが
   光障壁の中心軸上で隣接着しくは重なるように、並置さ
   れることｔ−％倣とするｖｉｌ１党障壁。 （３）　　特許請求の範囲第２項に記載の光陣１１にお
   いて、光障壁ビームの又差領域は、この光障壁ビームが
   中断されず、かつ、反射体が上記又差領域内において光
   障壁の中心軸方向に移動する時に１受党器の受光出力信
   号がほぼ一定でちゃ、かつ、中心受光出力信号からほぼ
   ３０−以下の範囲でしか変動し渣いように、重なること
   を特徴とするｖＷｉ光障壁。 （尋　特許請求の範囲 ずれか１項に記載する光障壁において、上記光結像素子
   がレンズであることｔ％徴とするｖＴｌｉ光障壁。 （ω　特許請求の範囲第４項に記載の党障１１において
   、円形、楕円形又は方形の２個の完全形レンズが光陰Ｉ
   ＩＯ輪に最大限近接して配置され、ζれらのレンズの光
   軸は光障壁の中心軸寄りに位置するとともに、上記完全
   形レンズの横倒に隣接して不完全形レンズが配置され、
   これらのレンズの光軸は党障壁の中心軸から遠ざかり九
   個に位置することを特徴とするＶ型光障壁。 （６）　　特許請求の範囲第５項に記載の党障壁におい
   て、上記不完全形レンズは半完全形レンズであって、そ
   の光軸は、党障壁の中心軸寄りであって隣り合う完全形
   レンズの外側縁に一致することを特徴とするＶ型光障壁
   。 （７）　　特許請求の範囲第１項ないし第６項のうちい
   ずれか１項に記載の党障壁において、完全形レンズ及び
   不完全形レンズは球形レンズであることを特徴とするＶ
   型光障壁。 （８）特許請求の範囲第７項に記載の先陣１１において
   、全てのレンズは、そＯ輪廓が方形の平面形状を有し、
   かつ、互いに隣接状態で並置され、細長い帯状配置を構
   成することを特徴とするｖｇ党障壁。