JP2002246636A - 同軸回帰反射型光電スイッチ - Google Patents
同軸回帰反射型光電スイッチInfo
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- JP2002246636A JP2002246636A JP2001042419A JP2001042419A JP2002246636A JP 2002246636 A JP2002246636 A JP 2002246636A JP 2001042419 A JP2001042419 A JP 2001042419A JP 2001042419 A JP2001042419 A JP 2001042419A JP 2002246636 A JP2002246636 A JP 2002246636A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子から出力される光を効率良く投光に
利用すると共にコスト低減に対応しやすく、かつ、誤検
出が生じ難い同軸回帰反射型光電スイッチを提供する。 【解決手段】 発光素子21及び受光素子25を内蔵し
た投受光器11と回帰反射板とを所定距離だけ隔てて対
向するように配置し、投受光器11の発光素子21から
出た光が偏光ビームスプリッタ23で直線偏光にされて
投光され、回帰反射板で反射したのち投受光器11に戻
り偏光ビームスプリッタ23を経て受光素子25に受光
されるように構成された同軸回帰反射型の光電スイッチ
において、発光素子21と偏光ビームスプリッタ23と
の間に投光用レンズ22を配置し、偏光ビームスプリッ
タ23と受光素子25との間に受光用レンズ24を配置
する。
利用すると共にコスト低減に対応しやすく、かつ、誤検
出が生じ難い同軸回帰反射型光電スイッチを提供する。 【解決手段】 発光素子21及び受光素子25を内蔵し
た投受光器11と回帰反射板とを所定距離だけ隔てて対
向するように配置し、投受光器11の発光素子21から
出た光が偏光ビームスプリッタ23で直線偏光にされて
投光され、回帰反射板で反射したのち投受光器11に戻
り偏光ビームスプリッタ23を経て受光素子25に受光
されるように構成された同軸回帰反射型の光電スイッチ
において、発光素子21と偏光ビームスプリッタ23と
の間に投光用レンズ22を配置し、偏光ビームスプリッ
タ23と受光素子25との間に受光用レンズ24を配置
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子及び受光
素子を内蔵した投受光器と回帰反射板とを所定距離だけ
隔てて対向するように配置し、発光素子から出た光が偏
光ビームスプリッタで直線偏光にされて投光され、回帰
反射板で反射したのち投受光器に戻り偏光ビームスプリ
ッタを経て受光素子に受光されるように構成された同軸
回帰反射型の光電スイッチに関する。
素子を内蔵した投受光器と回帰反射板とを所定距離だけ
隔てて対向するように配置し、発光素子から出た光が偏
光ビームスプリッタで直線偏光にされて投光され、回帰
反射板で反射したのち投受光器に戻り偏光ビームスプリ
ッタを経て受光素子に受光されるように構成された同軸
回帰反射型の光電スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】可視光線、赤外線等の光を用いて物体
(検出対象物)の存否を検出する光電スイッチには大き
く分けると透過型と反射型がある。透過型の光電スイッ
チは投光部と受光部とが互いに向き合い、投光部から出
た光がそのまま受光部に到達するか、物体に遮られて受
光部に到達しないかを検出することにより、物体の存否
を検出する。これに対して、反射型の光電スイッチは、
投光部から出た光が物体に反射されて受光部に入射する
か否かによって物体の存否を検出する。
(検出対象物)の存否を検出する光電スイッチには大き
く分けると透過型と反射型がある。透過型の光電スイッ
チは投光部と受光部とが互いに向き合い、投光部から出
た光がそのまま受光部に到達するか、物体に遮られて受
光部に到達しないかを検出することにより、物体の存否
を検出する。これに対して、反射型の光電スイッチは、
投光部から出た光が物体に反射されて受光部に入射する
か否かによって物体の存否を検出する。
【0003】反射型の光電スイッチには種々のタイプが
含まれるが、その中に、回帰反射型と呼ばれるものがあ
り、この検出原理は通常の反射型の検出原理と少々異な
る。回帰反射型の光電スイッチは、発光素子(投光部)
及び受光素子(受光部)を内蔵した投受光器と回帰反射
板からなり、投受光器と回帰反射板とを所定距離だけ隔
てて対向するように配置する。
含まれるが、その中に、回帰反射型と呼ばれるものがあ
り、この検出原理は通常の反射型の検出原理と少々異な
る。回帰反射型の光電スイッチは、発光素子(投光部)
及び受光素子(受光部)を内蔵した投受光器と回帰反射
板からなり、投受光器と回帰反射板とを所定距離だけ隔
てて対向するように配置する。
【0004】そして、投受光器の発光素子から出た光が
回帰反射板で反射して投受光器に戻り受光素子によって
受光されるか、あるいは光路上の物体に遮られて受光素
子に受光されないかを検出することにより、物体の存否
を検出する。なお、回帰反射板は、リフレクタとも呼ば
れ、入射光と平行な逆方向に反射光を返す機能を有す
る。例えば、互いに垂直な3つの反射面からなる細かい
立体反射面を平面上に並べた構造によって、そのような
機能を実現することができる。
回帰反射板で反射して投受光器に戻り受光素子によって
受光されるか、あるいは光路上の物体に遮られて受光素
子に受光されないかを検出することにより、物体の存否
を検出する。なお、回帰反射板は、リフレクタとも呼ば
れ、入射光と平行な逆方向に反射光を返す機能を有す
る。例えば、互いに垂直な3つの反射面からなる細かい
立体反射面を平面上に並べた構造によって、そのような
機能を実現することができる。
【0005】上記のような回帰反射型の光電スイッチと
して、投受光器と回帰反射板との間の投光路及び受光路
の光軸が略一致しているものがある。この場合、投受光
器に内蔵されたハーフミラーやビームスプリッタを用い
て投光路及び受光路が分離される。このタイプの回帰反
射型光電スイッチを特に同軸回帰反射型光電スイッチと
いう。なお、単に回帰反射型光電スイッチという場合
は、投光の光学系と受光の光学系とが完全に分離されて
いるタイプも含まれ、その中には、投光器と受光器が分
離しているタイプも含まれる。
して、投受光器と回帰反射板との間の投光路及び受光路
の光軸が略一致しているものがある。この場合、投受光
器に内蔵されたハーフミラーやビームスプリッタを用い
て投光路及び受光路が分離される。このタイプの回帰反
射型光電スイッチを特に同軸回帰反射型光電スイッチと
いう。なお、単に回帰反射型光電スイッチという場合
は、投光の光学系と受光の光学系とが完全に分離されて
いるタイプも含まれ、その中には、投光器と受光器が分
離しているタイプも含まれる。
【0006】図6は、従来の同軸回帰反射型光電スイッ
チの投受光器に内蔵された発光素子及び受光素子を含む
投受光の光学系を示す図である。図6において、発光素
子51から出た光は第1偏光フィルタ52及びハーフミ
ラー53を通り、レンズ54で略平行光にされた後、回
帰反射板に向けて投光される。この際、第1偏光フィル
タ52の働きにより、投受光器から投光される光は例え
ば垂直方向の偏光面を有する直線偏光となる。
チの投受光器に内蔵された発光素子及び受光素子を含む
投受光の光学系を示す図である。図6において、発光素
子51から出た光は第1偏光フィルタ52及びハーフミ
ラー53を通り、レンズ54で略平行光にされた後、回
帰反射板に向けて投光される。この際、第1偏光フィル
タ52の働きにより、投受光器から投光される光は例え
ば垂直方向の偏光面を有する直線偏光となる。
【0007】また、回帰反射板で反射して投受光器へ戻
った光は、レンズ54で集光され、ハーフミラー53で
反射し、第2偏光フィルタ55を通って受光素子56に
受光される。この際、例えば水平方向の偏光面を有する
光成分のみが第2偏光フィルタ55を通過して受光素子
56に到達する。この場合、投光側の第1偏光フィルタ
52と受光側の第2偏光フィルタ55は通過させる光の
偏光面が互いに90度異なる。
った光は、レンズ54で集光され、ハーフミラー53で
反射し、第2偏光フィルタ55を通って受光素子56に
受光される。この際、例えば水平方向の偏光面を有する
光成分のみが第2偏光フィルタ55を通過して受光素子
56に到達する。この場合、投光側の第1偏光フィルタ
52と受光側の第2偏光フィルタ55は通過させる光の
偏光面が互いに90度異なる。
【0008】このように、偏光フィルタ52及び55を
用いて投光側の偏光面と受光素子に達する光の偏光面と
を異ならせているのは、鏡面の物体で反射した光が受光
素子で受光されることを防ぎ、鏡面の物体で反射した光
と回帰反射板で反射した光とを区別することにより誤検
出を防ぐためである。つまり、鏡面で反射して戻った光
は、入射光と同じ偏光面を有するので、投光の偏光面と
異なる受光側の偏光面の光成分をほとんど含んでいな
い。このため、受光素子の受光量は著しく低下する。こ
れに対して、回帰反射板で反射した光は、偏光面が乱れ
て受光側の偏光面の光成分も多く含んでいるので、受光
素子は相当量の光を受光することになる。
用いて投光側の偏光面と受光素子に達する光の偏光面と
を異ならせているのは、鏡面の物体で反射した光が受光
素子で受光されることを防ぎ、鏡面の物体で反射した光
と回帰反射板で反射した光とを区別することにより誤検
出を防ぐためである。つまり、鏡面で反射して戻った光
は、入射光と同じ偏光面を有するので、投光の偏光面と
異なる受光側の偏光面の光成分をほとんど含んでいな
い。このため、受光素子の受光量は著しく低下する。こ
れに対して、回帰反射板で反射した光は、偏光面が乱れ
て受光側の偏光面の光成分も多く含んでいるので、受光
素子は相当量の光を受光することになる。
【0009】上述のように、回帰反射型の光電スイッチ
は、回帰反射板を用いることにより、通常の反射型光電
スイッチと逆に、検出対象物が光路上に存在しない場合
は受光素子の受光量がしきい値以上になり、検出対象物
が光路上に存在する場合は受光量がしきい値以下にな
る。また、投光された光が回帰反射板によって比較的少
ない減衰量で受光素子に戻るので、投受光器と回帰反射
板との距離(したがって投受光器と検出対象物との距
離)が比較的大きくても検出対象物の存否を正しく検出
できる利点を有する。
は、回帰反射板を用いることにより、通常の反射型光電
スイッチと逆に、検出対象物が光路上に存在しない場合
は受光素子の受光量がしきい値以上になり、検出対象物
が光路上に存在する場合は受光量がしきい値以下にな
る。また、投光された光が回帰反射板によって比較的少
ない減衰量で受光素子に戻るので、投受光器と回帰反射
板との距離(したがって投受光器と検出対象物との距
離)が比較的大きくても検出対象物の存否を正しく検出
できる利点を有する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図6に示した従来の同
軸回帰反射型光電スイッチの投受光器には、以下のよう
な2つの課題がある。
軸回帰反射型光電スイッチの投受光器には、以下のよう
な2つの課題がある。
【0011】第1に、発光素子51から出力される光の
うち、投光に用いられない光が多く、その分だけ効率が
低下する。すなわち、図6に示すように、発光素子51
とレンズ54との間に第1偏光フィルタ52やハーフミ
ラー53が介在するので、発光素子51とレンズ54と
の距離が大きくなる。その結果、発光素子51から例え
ば二点鎖線で示すように広がる光の中には、レンズ54
に入射せずに発散してしまう光が含まれる。
うち、投光に用いられない光が多く、その分だけ効率が
低下する。すなわち、図6に示すように、発光素子51
とレンズ54との間に第1偏光フィルタ52やハーフミ
ラー53が介在するので、発光素子51とレンズ54と
の距離が大きくなる。その結果、発光素子51から例え
ば二点鎖線で示すように広がる光の中には、レンズ54
に入射せずに発散してしまう光が含まれる。
【0012】第2に、レンズ54の材質に制限があり、
コスト低減の支障となる。すなわち、高価なガラスレン
ズに代えて安価なプラスチックレンズを使用した場合、
プラスチックレンズは透過する光の偏光面を乱しやすい
欠点を有するので、前述のように、鏡面の物体で反射し
た光が受光素子で受光されることを防ぐ機能が損なわれ
やすい。つまり、鏡面で反射して戻った光は入射光と同
じ偏光面を有し、第2偏光フィルタ55を通過すること
ができないが、レンズ54で偏光面が乱されると、第2
偏光フィルタ55を通過し得る偏光面の光成分が生じる
ので、受光素子56に多少の光が受光される。この結
果、鏡面の物体が光路上に存在するにもかかわらず、回
帰反射板で反射して投受光器へ戻った光と区別できず
に、物体が存在しないと誤検出することになる。
コスト低減の支障となる。すなわち、高価なガラスレン
ズに代えて安価なプラスチックレンズを使用した場合、
プラスチックレンズは透過する光の偏光面を乱しやすい
欠点を有するので、前述のように、鏡面の物体で反射し
た光が受光素子で受光されることを防ぐ機能が損なわれ
やすい。つまり、鏡面で反射して戻った光は入射光と同
じ偏光面を有し、第2偏光フィルタ55を通過すること
ができないが、レンズ54で偏光面が乱されると、第2
偏光フィルタ55を通過し得る偏光面の光成分が生じる
ので、受光素子56に多少の光が受光される。この結
果、鏡面の物体が光路上に存在するにもかかわらず、回
帰反射板で反射して投受光器へ戻った光と区別できず
に、物体が存在しないと誤検出することになる。
【0013】本発明は、上記のような課題を解決し、発
光素子から出力される光を効率良く投光に利用すると共
にコスト低減に対応しやすく、かつ、誤検出が生じ難い
同軸回帰反射型光電スイッチを提供することを目的とす
る。
光素子から出力される光を効率良く投光に利用すると共
にコスト低減に対応しやすく、かつ、誤検出が生じ難い
同軸回帰反射型光電スイッチを提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明による同軸回帰反
射型光電スイッチは、発光素子及び受光素子を内蔵した
投受光器と回帰反射板からなり、投受光器と回帰反射板
とを所定距離だけ隔てて対向するように配置し、投受光
器の発光素子から出た光が偏光ビームスプリッタで直線
偏光にされて投光され、回帰反射板で反射したのち投受
光器に戻り偏光ビームスプリッタを経て受光素子に受光
されるように構成された同軸回帰反射型の光電スイッチ
であって、発光素子と偏光ビームスプリッタとの間に投
光用レンズが配置され、偏光ビームスプリッタと受光素
子との間に受光用レンズが配置されていることを特徴と
する。
射型光電スイッチは、発光素子及び受光素子を内蔵した
投受光器と回帰反射板からなり、投受光器と回帰反射板
とを所定距離だけ隔てて対向するように配置し、投受光
器の発光素子から出た光が偏光ビームスプリッタで直線
偏光にされて投光され、回帰反射板で反射したのち投受
光器に戻り偏光ビームスプリッタを経て受光素子に受光
されるように構成された同軸回帰反射型の光電スイッチ
であって、発光素子と偏光ビームスプリッタとの間に投
光用レンズが配置され、偏光ビームスプリッタと受光素
子との間に受光用レンズが配置されていることを特徴と
する。
【0015】このような構造によれば、発光素子と投光
用レンズとの距離を小さくすることができるので、発光
素子から所定の角度で広がる光のほとんどを投光用レン
ズで平行光線にすることが可能になる。つまり、発光素
子から出力される光を有効に投光のために利用すること
ができる。また、投受光器に戻ってきた光は、偏光ビー
ムスプリッタに入射した後に受光用レンズを通って受光
素子に集光されるので、受光用レンズに安価なプラスチ
ックレンズを使用しても、鏡面の物体で反射した光が受
光素子で受光されることを防ぐ機能が損なわれることは
ない。つまり、プラスチック製の受光用レンズで偏光面
が乱されるとしても、すでに偏光ビームスプリッタで所
定の偏光面の光のみが分離された後のことであるから、
上記の機能が損なわれることはない。
用レンズとの距離を小さくすることができるので、発光
素子から所定の角度で広がる光のほとんどを投光用レン
ズで平行光線にすることが可能になる。つまり、発光素
子から出力される光を有効に投光のために利用すること
ができる。また、投受光器に戻ってきた光は、偏光ビー
ムスプリッタに入射した後に受光用レンズを通って受光
素子に集光されるので、受光用レンズに安価なプラスチ
ックレンズを使用しても、鏡面の物体で反射した光が受
光素子で受光されることを防ぐ機能が損なわれることは
ない。つまり、プラスチック製の受光用レンズで偏光面
が乱されるとしても、すでに偏光ビームスプリッタで所
定の偏光面の光のみが分離された後のことであるから、
上記の機能が損なわれることはない。
【0016】好ましくは、偏光ビームスプリッタは所定
の波長帯域の所定の偏光面の光のみを反射し、他の光を
通過させる光学特性を有し、その波長帯域が発光素子か
ら出力される光の波長を含む帯域に設定されていること
を特徴とする。
の波長帯域の所定の偏光面の光のみを反射し、他の光を
通過させる光学特性を有し、その波長帯域が発光素子か
ら出力される光の波長を含む帯域に設定されていること
を特徴とする。
【0017】偏光ビームスプリッタの光学特性(透過率
対波長特性)を上記のように設定することにより、上記
帯域外の光(ノイズ光、外光)が誤って受光素子に達す
ることが防がれるので、誤検出を防ぐ機能が高められ
る。
対波長特性)を上記のように設定することにより、上記
帯域外の光(ノイズ光、外光)が誤って受光素子に達す
ることが防がれるので、誤検出を防ぐ機能が高められ
る。
【0018】また、偏光ビームスプリッタの光が出射す
ると共に入射する入出射面が光電スイッチの筐体表面に
沿うように配置され、筐体表面に設けられた投受光用の
開口部に入出射面が露出している構造も好ましい。つま
り、光電スイッチの筐体表面の一部を構成する透明の投
受光窓部材を省略し、偏光ビームスプリッタの入出射面
をそのまま投受光窓として使用する構造である。こうす
ることにより、構造が簡素になると共に、投受光器に戻
ってきた光の偏光面が投受光窓部材によって乱されるこ
とを回避できる。従来技術の課題で説明した現象と同様
に、投受光器に戻ってきた光の偏光面が偏光ビームスプ
リッタに入射する前に乱されると、鏡面の物体で反射し
た光を受光し、誤検出となるおそれがある。
ると共に入射する入出射面が光電スイッチの筐体表面に
沿うように配置され、筐体表面に設けられた投受光用の
開口部に入出射面が露出している構造も好ましい。つま
り、光電スイッチの筐体表面の一部を構成する透明の投
受光窓部材を省略し、偏光ビームスプリッタの入出射面
をそのまま投受光窓として使用する構造である。こうす
ることにより、構造が簡素になると共に、投受光器に戻
ってきた光の偏光面が投受光窓部材によって乱されるこ
とを回避できる。従来技術の課題で説明した現象と同様
に、投受光器に戻ってきた光の偏光面が偏光ビームスプ
リッタに入射する前に乱されると、鏡面の物体で反射し
た光を受光し、誤検出となるおそれがある。
【0019】また、投光用レンズと偏光ビームスプリッ
タとの間及び偏光ビームスプリッタと受光用レンズとの
間の少なくとも一方に偏光フィルタが配置されている構
造も好ましい。偏光ビームスプリッタの上記のような光
学特性の精度はコストによって大きく異なる。投光と受
光とを精度良く分離するためには高価な偏光ビームスプ
リッタが必要となり、コスト低減の支障となる。そこ
で、従来技術で説明したような偏光フィルタを併用する
ことにより、光学特性の精度は粗いが安価な偏光ビーム
スプリッタを用い、全体としてコストを下げることが可
能になる。なお、偏光フィルタは、偏光ビームスプリッ
タから離して設けてもよいが、偏光ビームスプリッタの
面に貼り付けて使用することも可能である。また、投光
側と受光側の両方に偏光フィルタを1つずつ設けること
が好ましいが、いずれか一方のみに偏光フィルタを設け
た場合も一定の効果が得られる。
タとの間及び偏光ビームスプリッタと受光用レンズとの
間の少なくとも一方に偏光フィルタが配置されている構
造も好ましい。偏光ビームスプリッタの上記のような光
学特性の精度はコストによって大きく異なる。投光と受
光とを精度良く分離するためには高価な偏光ビームスプ
リッタが必要となり、コスト低減の支障となる。そこ
で、従来技術で説明したような偏光フィルタを併用する
ことにより、光学特性の精度は粗いが安価な偏光ビーム
スプリッタを用い、全体としてコストを下げることが可
能になる。なお、偏光フィルタは、偏光ビームスプリッ
タから離して設けてもよいが、偏光ビームスプリッタの
面に貼り付けて使用することも可能である。また、投光
側と受光側の両方に偏光フィルタを1つずつ設けること
が好ましいが、いずれか一方のみに偏光フィルタを設け
た場合も一定の効果が得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
の実施形態を説明する。
【0021】図1は、本発明の実施形態に係る同軸回帰
反射型光電スイッチの構成例を示す斜視図である。光電
スイッチ1は、投受光器11と回帰反射板12からな
る。回帰反射板12の反射面12aは、互いに垂直な3
つの反射面からなる細かい立体反射面を平面上に並べた
構造を備え、入射光と平行な逆方向に反射光を返す機能
を有する。投受光器11の上面パネル部11aには、表
示器が備えられており、現在の受光量を表示することが
できる。表示器としては、受光量を数値表示する7セグ
メント表示器、バーグラフで受光量を表示するバーグラ
フ表示器、赤青二色のLEDを用いてしきい値との比較
結果を表示するもの等がある。また、上面パネル部11
aにしきい値設定用の押釦スイッチが備えらた投受光器
11もある。
反射型光電スイッチの構成例を示す斜視図である。光電
スイッチ1は、投受光器11と回帰反射板12からな
る。回帰反射板12の反射面12aは、互いに垂直な3
つの反射面からなる細かい立体反射面を平面上に並べた
構造を備え、入射光と平行な逆方向に反射光を返す機能
を有する。投受光器11の上面パネル部11aには、表
示器が備えられており、現在の受光量を表示することが
できる。表示器としては、受光量を数値表示する7セグ
メント表示器、バーグラフで受光量を表示するバーグラ
フ表示器、赤青二色のLEDを用いてしきい値との比較
結果を表示するもの等がある。また、上面パネル部11
aにしきい値設定用の押釦スイッチが備えらた投受光器
11もある。
【0022】図2は、投受光器11に内蔵された発光素
子及び受光素子を含む投受光の光学系を示す図である。
図1及び図2から分かるように、投受光器11から投光
される光と、回帰反射板12の反射面12aで反射して
投受光器11へ戻ってくる光は略同一の光路(光軸)を
通る。そして、投受光器11に内蔵された偏光ビームス
プリッタ23によって投光路と受光路が分離される。
子及び受光素子を含む投受光の光学系を示す図である。
図1及び図2から分かるように、投受光器11から投光
される光と、回帰反射板12の反射面12aで反射して
投受光器11へ戻ってくる光は略同一の光路(光軸)を
通る。そして、投受光器11に内蔵された偏光ビームス
プリッタ23によって投光路と受光路が分離される。
【0023】図3は、偏光ビームスプリッタ23の光学
特性である透過率対波長特性を例示するグラフである。
図3のグラフにおいて、実線で示すS偏光と破線で示す
P偏光とは偏光面が互いに90度異なる直線偏光であ
る。偏光ビームスプリッタ23は所定の波長帯域(λ1
〜λ2)のS偏光のみを反射し、他の光を透過する光学
特性を有する。つまり、所定の波長帯域(λ1〜λ2)
以外の光と所定の波長帯域(λ1〜λ2)のP偏光は透
過させる。光源である発光素子21が出力する光の中心
波長λ0が上記波長帯域(λ1〜λ2)の略中央に位置
するように、λ0,λ1及びλ2が選定されている。
特性である透過率対波長特性を例示するグラフである。
図3のグラフにおいて、実線で示すS偏光と破線で示す
P偏光とは偏光面が互いに90度異なる直線偏光であ
る。偏光ビームスプリッタ23は所定の波長帯域(λ1
〜λ2)のS偏光のみを反射し、他の光を透過する光学
特性を有する。つまり、所定の波長帯域(λ1〜λ2)
以外の光と所定の波長帯域(λ1〜λ2)のP偏光は透
過させる。光源である発光素子21が出力する光の中心
波長λ0が上記波長帯域(λ1〜λ2)の略中央に位置
するように、λ0,λ1及びλ2が選定されている。
【0024】図2において、発光素子(例えば半導体レ
ーザ)21から出力された光は、投光用レンズ22を通
って略平行光線となり、偏光ビームスプリッタ23を通
って投受光器11から回帰反射板12に向けて投光され
る。この際、図3に示した偏光ビームスプリッタ23の
光学特性により、投受光器11から投光される光はP偏
光となる。つまり、図1に示すように、矢印L1で示す
垂直方向の偏光面を有する光が投受光器11から回帰反
射板12に向けて投光される。
ーザ)21から出力された光は、投光用レンズ22を通
って略平行光線となり、偏光ビームスプリッタ23を通
って投受光器11から回帰反射板12に向けて投光され
る。この際、図3に示した偏光ビームスプリッタ23の
光学特性により、投受光器11から投光される光はP偏
光となる。つまり、図1に示すように、矢印L1で示す
垂直方向の偏光面を有する光が投受光器11から回帰反
射板12に向けて投光される。
【0025】この光は、回帰反射板12の反射面12a
で反射される際に偏光面が乱れる。その結果、回帰反射
板12から投受光器11に向かう光は、矢印L2で示す
ように、水平方向の偏光面の成分をも含む光となる。こ
の光が投受光器11に戻り、偏光ビームスプリッタ23
に入射すると、偏光ビームスプリッタ23は水平方向の
偏光面を有する光に相当するS偏光のみを反射する(図
3参照)。反射されたS偏光成分の光は受光用レンズ2
4を通って受光素子(例えばフォトダイオード)25に
集光される。
で反射される際に偏光面が乱れる。その結果、回帰反射
板12から投受光器11に向かう光は、矢印L2で示す
ように、水平方向の偏光面の成分をも含む光となる。こ
の光が投受光器11に戻り、偏光ビームスプリッタ23
に入射すると、偏光ビームスプリッタ23は水平方向の
偏光面を有する光に相当するS偏光のみを反射する(図
3参照)。反射されたS偏光成分の光は受光用レンズ2
4を通って受光素子(例えばフォトダイオード)25に
集光される。
【0026】このようにして、投光の偏光面(垂直方
向)と異なる水平方向の光のみが受光素子25に達する
ので、従来技術の説明で述べたように、鏡面の物体で反
射した光が受光素子25に受光されないようにして、回
帰反射板12で反射して戻る光と区別することができ
る。
向)と異なる水平方向の光のみが受光素子25に達する
ので、従来技術の説明で述べたように、鏡面の物体で反
射した光が受光素子25に受光されないようにして、回
帰反射板12で反射して戻る光と区別することができ
る。
【0027】受光素子25は、受光量に相当する電気信
号を出力し、この電気信号は投受光器11に内蔵された
信号処理回路又は投受光器11に接続されたアンプ部の
信号処理回路で増幅され、しきい値と比較される。例え
ば、光路上に物体が存在しない場合は十分な受光量が得
られて比較結果が「1」になり、物体が存在する場合は
受光量が少なく比較結果が「0」になる。このようにし
て、物体(検出対象物)の存否を判別することができ
る。
号を出力し、この電気信号は投受光器11に内蔵された
信号処理回路又は投受光器11に接続されたアンプ部の
信号処理回路で増幅され、しきい値と比較される。例え
ば、光路上に物体が存在しない場合は十分な受光量が得
られて比較結果が「1」になり、物体が存在する場合は
受光量が少なく比較結果が「0」になる。このようにし
て、物体(検出対象物)の存否を判別することができ
る。
【0028】図2に示すように、本実施形態の投受光器
11では、発光素子21の直ぐ後に投光用レンズ22が
位置するので、発光素子21と投光用レンズ22との距
離を小さくすることができ、発光素子21から広がるよ
うに発する光を効率良く平行光線として投光に利用する
ことができる。また、投受光器11に戻ってきた光は、
偏光ビームスプリッタ23に入射した後に受光用レンズ
24を通って受光素子25に集光されるので、受光用レ
ンズ24に安価なプラスチックレンズを使用しても、上
記の鏡面の物体で反射した光が受光素子で受光されるこ
とを防ぐ機能が損なわれることはない。
11では、発光素子21の直ぐ後に投光用レンズ22が
位置するので、発光素子21と投光用レンズ22との距
離を小さくすることができ、発光素子21から広がるよ
うに発する光を効率良く平行光線として投光に利用する
ことができる。また、投受光器11に戻ってきた光は、
偏光ビームスプリッタ23に入射した後に受光用レンズ
24を通って受光素子25に集光されるので、受光用レ
ンズ24に安価なプラスチックレンズを使用しても、上
記の鏡面の物体で反射した光が受光素子で受光されるこ
とを防ぐ機能が損なわれることはない。
【0029】つまり、プラスチック製の受光用レンズ2
4で偏光面が乱されるとしても、すでに偏光ビームスプ
リッタ23でS偏光のみが分離された後のことであるか
ら、上記の機能が損なわれることはない。もちろん、投
光用レンズ22にも安価なプラスチックレンズを使用す
ることができ、精度を維持してコストを下げる観点から
は、投光レンズにプラスチックレンズを使用することの
効果が大きい。
4で偏光面が乱されるとしても、すでに偏光ビームスプ
リッタ23でS偏光のみが分離された後のことであるか
ら、上記の機能が損なわれることはない。もちろん、投
光用レンズ22にも安価なプラスチックレンズを使用す
ることができ、精度を維持してコストを下げる観点から
は、投光レンズにプラスチックレンズを使用することの
効果が大きい。
【0030】図4は、本発明の別の実施形態における投
受光器11’の投受光の光学系を示す図である。この実
施形態の投受光器11’では、安価な偏光ビームスプリ
ッタ23’を用い、さらに光学特性の精度を向上すべ
く、偏光フィルタ31及び32を追加して光学系を構成
している。投光用レンズ22と偏光ビームスプリッタ2
3’との間に配置された第1の偏光フィルタ31は、P
偏光成分のみを通過するフィルタであり、偏光ビームス
プリッタ23’と受光用レンズ24との間に配置された
第2の偏光フィルタ32はS偏光成分のみを通過するフ
ィルタである。
受光器11’の投受光の光学系を示す図である。この実
施形態の投受光器11’では、安価な偏光ビームスプリ
ッタ23’を用い、さらに光学特性の精度を向上すべ
く、偏光フィルタ31及び32を追加して光学系を構成
している。投光用レンズ22と偏光ビームスプリッタ2
3’との間に配置された第1の偏光フィルタ31は、P
偏光成分のみを通過するフィルタであり、偏光ビームス
プリッタ23’と受光用レンズ24との間に配置された
第2の偏光フィルタ32はS偏光成分のみを通過するフ
ィルタである。
【0031】図3に示した偏光ビームスプリッタの光学
特性の精度は、偏光ビームスプリッタのコストによって
大きく異なる。図3に例示した理想特性に近い特性は高
価な偏光ビームスプリッタ23の場合であり、安価な偏
光ビームスプリッタ23’を用いた場合は、S偏光成分
の透過率が波長に対してもっとなだらかに変化すると共
に波長帯域(λ1〜λ2)におけるP偏光成分の透過率
とS偏光成分の透過率との差が小さくなるため、投光と
受光とを精度良く分離することが難しい。そこで、上述
のように、偏光ビームスプリッタ23’の投光側及び受
光側に偏光フィルタ31及び32を配置すれば、安価で
精度の粗い光学特性の偏光ビームスプリッタ23’を用
いて投光と受光とを精度良く分離することができる。こ
の結果、装置全体のコストを下げることが可能になる。
特性の精度は、偏光ビームスプリッタのコストによって
大きく異なる。図3に例示した理想特性に近い特性は高
価な偏光ビームスプリッタ23の場合であり、安価な偏
光ビームスプリッタ23’を用いた場合は、S偏光成分
の透過率が波長に対してもっとなだらかに変化すると共
に波長帯域(λ1〜λ2)におけるP偏光成分の透過率
とS偏光成分の透過率との差が小さくなるため、投光と
受光とを精度良く分離することが難しい。そこで、上述
のように、偏光ビームスプリッタ23’の投光側及び受
光側に偏光フィルタ31及び32を配置すれば、安価で
精度の粗い光学特性の偏光ビームスプリッタ23’を用
いて投光と受光とを精度良く分離することができる。こ
の結果、装置全体のコストを下げることが可能になる。
【0032】偏光フィルタ31及び32は、偏光ビーム
スプリッタ23’から離して設けてもよいが、偏光ビー
ムスプリッタ23’の面に貼り付けて使用すれば、組立
時の部品点数が減り、取り扱いも便利になる。また、第
1の偏光フィルタ31及び第2の偏光フィルタ32の両
方を使用するのではなく、いずれか一方のみを使用して
もよい。
スプリッタ23’から離して設けてもよいが、偏光ビー
ムスプリッタ23’の面に貼り付けて使用すれば、組立
時の部品点数が減り、取り扱いも便利になる。また、第
1の偏光フィルタ31及び第2の偏光フィルタ32の両
方を使用するのではなく、いずれか一方のみを使用して
もよい。
【0033】図5は、投受光器11に内蔵された発光素
子及び受光素子を含む投受光の光学系と投受光器11の
ケース(筐体)との概略関係を示す断面図である。
(a)は第1例であり、(b)は第2例である。
子及び受光素子を含む投受光の光学系と投受光器11の
ケース(筐体)との概略関係を示す断面図である。
(a)は第1例であり、(b)は第2例である。
【0034】図5(a)の第1例では、ケース41の一
部に透明の投受光窓部材42が嵌め込まれ、その内側に
偏光ビームスプリッタ23の光が出射すると共に入射す
る入出射面23aが配置されている。これに対して、図
5(b)に示す第2例では、偏光ビームスプリッタ23
の入出射面23aがケース41’の表面に沿うように配
置され、ケース41’の表面に設けられた投受光窓用の
開口部に入出射面23aが露出している。
部に透明の投受光窓部材42が嵌め込まれ、その内側に
偏光ビームスプリッタ23の光が出射すると共に入射す
る入出射面23aが配置されている。これに対して、図
5(b)に示す第2例では、偏光ビームスプリッタ23
の入出射面23aがケース41’の表面に沿うように配
置され、ケース41’の表面に設けられた投受光窓用の
開口部に入出射面23aが露出している。
【0035】図5(a)の構造は一般的な構造であり、
小型の偏光ビームスプリッタ23を使用することができ
る。しかし、投受光窓部材42にプラスチックを用いた
場合は、投受光器11に戻ってきた光の偏光面が投受光
窓部材42によって乱されるおそれがある。投受光器1
1に戻ってきた光の偏光面が偏光ビームスプリッタ23
に入射する前に乱されると、鏡面の物体で反射した光を
受光し、誤検出となるおそれがある。これを防ぐには、
ガラス又はそれに近い光学特性の透明プラスチックで投
受光窓部材42を作る必要がある。
小型の偏光ビームスプリッタ23を使用することができ
る。しかし、投受光窓部材42にプラスチックを用いた
場合は、投受光器11に戻ってきた光の偏光面が投受光
窓部材42によって乱されるおそれがある。投受光器1
1に戻ってきた光の偏光面が偏光ビームスプリッタ23
に入射する前に乱されると、鏡面の物体で反射した光を
受光し、誤検出となるおそれがある。これを防ぐには、
ガラス又はそれに近い光学特性の透明プラスチックで投
受光窓部材42を作る必要がある。
【0036】図5(b)の構造は、比較的大きい偏光ビ
ームスプリッタ23を使用する必要があるが、投受光窓
部材42が不要になる利点を有する。その結果、部品点
数が減り組立工数が少なくなる。さらに、上述のように
投受光器11に戻ってきた光の偏光面が投受光窓部材4
2によって乱される結果生じる問題が無くなる。
ームスプリッタ23を使用する必要があるが、投受光窓
部材42が不要になる利点を有する。その結果、部品点
数が減り組立工数が少なくなる。さらに、上述のように
投受光器11に戻ってきた光の偏光面が投受光窓部材4
2によって乱される結果生じる問題が無くなる。
【0037】以上、本発明の実施形態について、適宜変
形例を含めながら説明したが、本発明は上記の実施形態
及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができ
る。
形例を含めながら説明したが、本発明は上記の実施形態
及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができ
る。
【0038】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の同軸回
帰反射型光電スイッチは、偏光ビームスプリッタと投光
用レンズ及び受光用レンズを用いて、これらを適切に配
置したことにより、発光素子から出力される光を投光に
効率良く利用することができると共に、鏡面の物体に関
する誤検出を防ぎながらコスト低減に対応しやすい利点
を有する。
帰反射型光電スイッチは、偏光ビームスプリッタと投光
用レンズ及び受光用レンズを用いて、これらを適切に配
置したことにより、発光素子から出力される光を投光に
効率良く利用することができると共に、鏡面の物体に関
する誤検出を防ぎながらコスト低減に対応しやすい利点
を有する。
【図1】本発明の実施形態に係る同軸回帰反射型光電ス
イッチの構成例を示す斜視図である。
イッチの構成例を示す斜視図である。
【図2】投受光器に内蔵された発光素子及び受光素子を
含む投受光の光学系を示す図である。
含む投受光の光学系を示す図である。
【図3】偏光ビームスプリッタの光学特性である透過率
対波長特性を例示するグラフである。
対波長特性を例示するグラフである。
【図4】本発明の別の実施形態における投受光器の投受
光の光学系を示す図である。
光の光学系を示す図である。
【図5】投受光器に内蔵された発光素子及び受光素子を
含む投受光の光学系と投受光器のケースとの概略関係を
示す断面図である。
含む投受光の光学系と投受光器のケースとの概略関係を
示す断面図である。
【図6】従来の同軸回帰反射型光電スイッチの投受光器
に内蔵された発光素子及び受光素子を含む投受光の光学
系を示す図である。
に内蔵された発光素子及び受光素子を含む投受光の光学
系を示す図である。
1 光電スイッチ 11 投受光器 12 回帰反射板 12a 回帰反射板の反射面 21 発光素子 22 投光用レンズ 23,23’ 偏光ビームスプリッタ 23a 偏光ビームスプリッタの入出射面 24 受光用レンズ 25 受光素子 31,32 偏光フィルタ 41,41’ 投受光器のケース(筐体)
Claims (4)
- 【請求項1】発光素子及び受光素子を内蔵した投受光器
と回帰反射板からなり、前記投受光器と前記回帰反射板
とを所定距離だけ隔てて対向するように配置し、前記投
受光器の発光素子から出た光が偏光ビームスプリッタで
直線偏光にされて投光され、回帰反射板で反射したのち
前記投受光器に戻り前記偏光ビームスプリッタを経て前
記受光素子に受光されるように構成された同軸回帰反射
型の光電スイッチであって、 前記発光素子と前記偏光ビームスプリッタとの間に投光
用レンズが配置され、前記偏光ビームスプリッタと前記
受光素子との間に受光用レンズが配置されていることを
特徴とする同軸回帰反射型光電スイッチ。 - 【請求項2】前記偏光ビームスプリッタは所定の波長帯
域の所定の偏光面の光を主に反射し、他の光を通過させ
る光学特性を有し、前記波長帯域が前記発光素子から出
力される光の波長を含む帯域に設定されていることを特
徴とする請求項1記載の同軸回帰反射型光電スイッチ。 - 【請求項3】前記偏光ビームスプリッタの光が出射する
と共に入射する入出射面が光電スイッチの筐体表面に沿
うように配置され、前記筐体表面に設けられた投受光用
の開口部に前記入出射面が露出していることを特徴とす
る請求項1又は2記載の同軸回帰反射型光電スイッチ。 - 【請求項4】前記投光用レンズと前記偏光ビームスプリ
ッタとの間及び前記偏光ビームスプリッタと前記受光用
レンズとの間の少なくとも一方に偏光フィルタが配置さ
れていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の同
軸回帰反射型光電スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001042419A JP2002246636A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 同軸回帰反射型光電スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001042419A JP2002246636A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 同軸回帰反射型光電スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002246636A true JP2002246636A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18904714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001042419A Pending JP2002246636A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 同軸回帰反射型光電スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002246636A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351680A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Keyence Corp | 回帰反射型光電スイッチ |
US7427748B2 (en) | 2005-06-14 | 2008-09-23 | Keyence Corporation | Reflection type photoelectric switch |
JP2009267126A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Omron Corp | 光電センサ |
CN108809430A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 长春理工大学 | 空间多节点激光自组网通信*** |
-
2001
- 2001-02-19 JP JP2001042419A patent/JP2002246636A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351680A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Keyence Corp | 回帰反射型光電スイッチ |
US7417217B2 (en) | 2005-06-14 | 2008-08-26 | Keyence Corporation | Regressive reflection type photoelectric switch |
US7427748B2 (en) | 2005-06-14 | 2008-09-23 | Keyence Corporation | Reflection type photoelectric switch |
JP2009267126A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Omron Corp | 光電センサ |
CN108809430A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 长春理工大学 | 空间多节点激光自组网通信*** |
CN108809430B (zh) * | 2018-06-15 | 2020-06-26 | 长春理工大学 | 空间多节点激光自组网通信*** |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20050810 |