JP2002350554A - 透過型光電センサ - Google Patents
透過型光電センサInfo
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- JP2002350554A JP2002350554A JP2001157218A JP2001157218A JP2002350554A JP 2002350554 A JP2002350554 A JP 2002350554A JP 2001157218 A JP2001157218 A JP 2001157218A JP 2001157218 A JP2001157218 A JP 2001157218A JP 2002350554 A JP2002350554 A JP 2002350554A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
光状態により変化する受光量を正確に測定することが可
能な透過型光電センサを提供する。 【解決手段】 投光部11から出射された平行光の一部
が、その平行光の進行方向に対して略直角をなす検出物
体Wの表面で反射して投光部11側に戻され、投光レン
ズ15にて収束されて投光素子14のLEDチップ9の
表面電極層に至ることになる。投光素子14は対向線に
対して前記限界角度βよりも大きい角度θだけ傾けて配
置されているから、LEDチップ9の表面電極層で正反
射した光は、投光窓12を通過することなくその周囲の
投光ケース13の壁面によって遮られ、回帰光が受光部
21側にて受光されることはない。
Description
れ、受光部に至る光の光路内に存在する検出物体の遮光
状態により変化する受光量に基づいて動作する透過型光
電センサに関する。
としては、図7(A)に示すように、互いに対向して配
置される投光部1及び受光部5を備えたものがある。こ
のうち投光部1は、投光素子2と、その投光素子2から
の光を平行光に変える投光レンズ3と、その平行光を通
すための矩形スリット状に開口した投光窓4とを備え
る。一方、受光部5は、前記投光部1の投光窓4と対向
し、その投光窓4からの平行光を通すための同じく矩形
スリット状に開口した受光窓6と、受光窓6からの光を
収束する受光レンズ7と、受光素子8とを備える。ここ
で、同(A)図に示すように、投光部1から出射され、
受光部5の受光素子8で受光され得る平行光の光路R
(同図(A)において、点線囲み部分)途中に、検出物
体Waが存在すると、その平行光の一部が遮られ、その
分だけ受光素子8での受光量が減少する。この受光素子
8での受光量は、光路R内における検出物体Waの投光
窓4の長軸方向(同図(A)において、紙面の上下方
向)の幅(以下、「遮光寸法」という)に比例して変化
する。従って、この受光量を測定することで、検出物体
Waの寸法等を測定することが可能になる。なお、この
ような透過型光電センサの一例が、特開平8-240412号に
開示されている。
表面反射率の高い材質で形成されている場合には、正確
な寸法測定が行えないという問題が生じ得る。以下、こ
の理由について説明する。例えば、図7(B)に示すよ
うに、光路R内に、表面反射率の高い検出物体Wbが存
在し、その検出物体Wbの投光部1側表面が投光部1か
らの平行光の進行方向と略直角をなしているとする。す
ると、投光部1から出射された光のうち、検出物体Wb
によって遮光された光は、その検出物体Wb表面で反射
して、再び略同一光路上に戻され、投光レンズ3で収束
され投光素子2の発光中心部に至ることになる。なお、
このように検出物体Wbで反射された光を以下の説明で
は「回帰光」と呼び、同図(B)では太矢印線で示して
ある。
8に示すように、発光ダイオードチップ(以下、「LE
Dチップ9」という)が備えられている。LEDチップ
9は、図9(B)に示すように、一般に複数の半導体材
料(例えば、GaAs,AlGaAs等)を積層してな
る半導体層9Aを備えて、その積層方向の両端面には、
例えばアルミニウムや金等からなる一対の表面電極層9
B及び裏面電極層9Cが設けられている。両電極層9
B,9C間に電流を流して発生した半導体層9A内の光
は、表面電極層9B側に形成された発光孔9D(同図
(A)参照)を通過して外部に放出され、もって、投光
素子1は、光束の中心軸がLEDチップ9の表面電極層
9Bに垂直な例えば放射光を発することになる。
その投光の光束中心軸が受光素子8の受光の光束中心軸
と略一致するように配されていた。従って、図7(B)
に示すように、前記回帰光は、投光素子1のLEDチッ
プ9の表面電極層9B表面又は露出した半導体層9A表
面で正反射して、光路R内の別のルートを通って受光素
子8に入射し、その分だけ受光量が加算されてしまうの
である。これが、表面反射率の高い検出物体の寸法測定
が正確に行えない理由である。もちろん、検出物体Wb
で反射した光の全部が受光素子8に入射するわけではな
いから、単に光路R内の検出物体Wbの有無のみを検出
する場合であればそれほど問題は生じないと考えられ
る。しかしながら、上述したように受光量と遮光寸法と
の比例関係に基づいて検出物体Wbの寸法を測定する場
合には、このような受光量の誤差によって、その比例関
係が成り立たなくなるから無視できない。
で、その目的は、表面反射率の高い検出物体であっても
その遮光状態により変化する受光量を正確に測定するこ
とが可能な透過型光電センサを提供するところにある。
め、請求項1の発明に係る透過型光電センサは、投光素
子を備えて、投光素子からの光を平行光として所定の投
光可能領域から出射する投光部と、投光部の投光可能領
域から出射された平行光を受光する受光部とを対向して
配置し、平行光の光路内に存在する検出物体の遮光状態
により変化する受光部での受光量に基づいて動作する透
過型光電センサにおいて、投光素子は、投光可能領域を
照射しつつ、投光素子から発せられる光束の中心が投光
可能領域外に向うように配置されているところに特徴を
有する。
路内に表面反射率が高い物体が存在すると、従来のもの
と同様に、やはり投光部の投光可能領域から出射された
光のうち検出物体によって遮光される光が検出物体表面
で反射して、略同一光路を戻って投光素子側に回帰され
得る。ここで、本発明の構成によれば、投光素子は、投
光可能領域を照射しつつ、投光素子から発せられる光束
の中心が投光可能領域外に向うように配置されている。
従って、回帰された光は、投光素子で正反射しても、そ
の反射光は投光可能領域外に至ることになり、受光部に
入射することはない。すなわち、常に検出物体によって
遮光されなかった光のみが受光部にて受光されることに
なり、もって検出物体の遮光寸法に応じた受光量を誤差
なく測定することが可能になる。
図5によって説明する。本実施形態に係る透過型光電セ
ンサ10は、矩形スリット状に開口した投光窓12から
平行光を出射する投光部11と、やはり矩形スリット状
に開口した受光窓22が形成された受光部21とを対向
して配置し、投光部11の投光窓12から出射され受光
部21の受光窓22に入射する光の光路を検出可能領域
R1(図1において破線で囲んだ部分)とし、その検出
可能領域R1内に存在する検出物体の遮光状態により変
化する受光部21での受光量に基づいて、例えば検出物
体の寸法等を測定するものである。
に、発光ダイオードチップ(以下、「LEDチップ9」
という)が設けられた従来と同じ構造(図8,9参照)
の投光素子14と、その投光素子14の前方に投光レン
ズ15とが備えられている。投光レンズ15は、例えば
全体として肉厚の半円板形状の凹凸レンズであって、そ
の凸部分を次述する投光窓12側に向けて配置されてお
り、放射状に広がる投光素子14からの光の一部を対向
する受光部21側に向う平行光に変える。また、投光ケ
ース13のうち投光レンズ15の前方の壁面には、スリ
ット状に開口されると共に、例えばガラス等の透光部材
12aで封鎖された投光窓12が形成されている。従っ
て、投光レンズ15からの光のうち投光窓12内の光の
透過可能領域(本発明の「投光可能領域」に相当する)
より外側の光は投光ケース13壁面に遮られることにな
る。よって、投光部11は、この透過可能領域から断面
が投光窓12サイズの光束の平行光を受光部21側に照
射することになる。
に、例えばフォトダイオード等の受光素子24と、前記
投光部11からの平行光を収束する受光レンズ25とが
備えられている。また、受光ケース23のうち受光レン
ズ25の前方の壁面には、やはりスリット状に開口され
ると共に、例えばガラス等の透光部材22aで封鎖され
た受光窓22が形成されている。これら投光部11及び
受光部21は、それぞれの投光窓12と受光窓22とが
互いのスリット形の長軸方向(以下、スリット長軸方
向」という)を一致させつつ対向するように配置され
る。
ット長軸方向の幅L2は、投光窓12のスリット長軸方
向の幅L1に比べて狭くしてある。従って、検出可能領
域R1(図1において、斜線部分)も受光窓22のスリ
ット長軸方向の幅L1と同じになる。このような構成に
したのは、検出可能領域R1内の光強度分布を均一化さ
せるためである。即ち、投光素子14からの光は、投光
レンズ15を介することで略均一な光強度分布の光束と
して投光窓12から出射されるが、それでもやはりスリ
ット長軸方向の両端部分の光強度は不均一である。従っ
て、投光窓12の幅L1よりも受光窓22の幅L2を狭
くして、光強度の不均一な両端部分を除去することで、
検出可能領域R1内の光強度分布の均一化を図ることが
できる。
に、投光窓12の透光部材12aは、投光素子14から
の光を反射して、被検出物体からの回帰光と同じように
再び投光素子14のLEDチップ9側に戻されることが
ないように傾けて配置されている。傾けて配置した分だ
け投光窓12からの出射光の光路もずれた位置になる。
これに対して受光窓22の透光部材22aは,投光窓1
2の透光部材12aの傾け方向と対向する方向に傾けて
配置されており、このずれを補正するようにしてある。
これにより、両透光部材12a,22a間での反射光の
影響も排除することが可能になる。
では、投光素子14は、図3に示すように、投光窓12
及び受光窓22の対向線(図において、一点破線で示し
た方向)上に位置し、かつ、それが発する光の光束中心
(以下、「光軸」という)が前記対向線と角度θをなす
ように、スリット短軸方向に傾けて配置されている。こ
の角度θは、図4の拡大図に示すように、投光素子14
のLEDチップ9の発光の中心光が投光窓12を通過で
きる限界角度βよりやや大きめの角度(例えば3度の角
度)に設定してある。なお、投光素子14の斜め前方に
は、投光素子14の投光状態を検知するモニター用のフ
ォトダイオード16が設置されている。
動作について図4及び図5を参照して説明する。なお、
検出物体において反射した光を「回帰光」と呼び、図4
で太矢印線で示し、図5では投光素子14からの光を省
略して回帰光だけが示されている。検出可能領域R1内
に検出物体Wが存在すると、これにより投光部11から
の平行光の一部が遮られ、その分だけ受光素子24での
受光量が減少する。この受光素子24での受光量は、検
出可能範囲R1内における検出物体Wの投光窓12の長
軸方向の幅(以下、「遮光寸法」という)に比例して変
化する。従って、この受光量を測定することで、検出物
体Wの寸法等を測定することが可能になる。
においても、図5に示すように、検出物体Wが表面反射
率の高い材質で形成されている場合、投光部11から出
射された平行光の一部が、その平行光の進行方向に対し
て略直角をなす検出物体Wの表面で反射して投光部11
側に戻され、投光レンズ15にて収束されて投光素子1
4のLEDチップ9の表面電極層又は露出した半導体層
表面に至ることになる。ところが、図4に示すように、
投光素子14は対向線に対して前記限界角度βよりも大
きい角度θだけ傾けて配置されているから、LEDチッ
プ9の表面電極層等で正反射した光は、投光窓12を通
過することなくその周囲の投光ケース13の壁面によっ
て遮られることになる。従って、回帰光が受光部21側
にて受光されることはない。
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。 (1)上記実施形態では、投光素子を投光窓12のスリ
ット短軸方向に傾けて、本発明でいう「投光可能領域を
照射しつつ、投光素子14から発せられる光の光束中心
を通過する中心光が投光可能領域外に至るように投光素
子14を配置する」ことを実現したが、これに限られ
ず、投光窓12のスリット長軸方向に傾けて配置した構
成であってもよい。
14を、投光部11及び受光部21の対向線上で角度θ
だけ傾けて配置したが、必ずしも投光素子14を対向線
上に配置する必要はなく、また、投光素子を傾ける必要
もない。例えば、図6に示すように、投光素子14の光
軸(二点破線)方向を投光部11及び受光部21の対向
線(一点破線)の方向と一致させたまま対向線上から外
し、光軸を通過する中心光が投光レンズを介して投光窓
12外に至るようにしてもよい。
えた投光素子14を光源とする透過型光電センサ10を
例に上げて説明したが、半導体レーザを光源とする透過
型光電センサであっても本発明を適用することで同様の
効果を得ることが可能である。
してスリット形の投光窓12としたが、必ずしもスリッ
ト形でなくてもよく種々の目的に応じた形状であっても
よい。
平断面図
の拡大図
内の拡大図
Claims (1)
- 【請求項1】 投光素子を備えて、前記投光素子からの
光を平行光として所定の投光可能領域から出射する投光
部と、 前記投光部の前記投光可能領域から出射された平行光を
受光する受光部とを対向して配置し、 前記平行光の光路内に存在する検出物体の遮光状態によ
り変化する前記受光部での受光量に基づいて動作する透
過型光電センサにおいて、 前記投光素子は、前記投光可能領域を照射しつつ、前記
投光素子から発せられる光束の中心が前記投光可能領域
外に向うように配置されていることを特徴とする透過型
光電センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001157218A JP4426130B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 透過型光電センサ |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2001157218A JP4426130B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 透過型光電センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002350554A true JP2002350554A (ja) | 2002-12-04 |
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ID=19001111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001157218A Expired - Fee Related JP4426130B2 (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 透過型光電センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007033387A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Ccs Inc | 光照射装置及び光伝達素子 |
DE202014008301U1 (de) | 2014-02-23 | 2014-10-30 | Omron Corp. | Fotoelektrischer Sensor |
DE202014009924U1 (de) | 2014-02-23 | 2015-01-20 | Omron Corporation | Fotoelektrischer Sensor |
CN108626812A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种可调节吹风角度的空气净化器 |
JP2020021816A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | コーデンシ株式会社 | 通過検知センサ |
-
2001
- 2001-05-25 JP JP2001157218A patent/JP4426130B2/ja not_active Expired - Fee Related
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DE202014009924U1 (de) | 2014-02-23 | 2015-01-20 | Omron Corporation | Fotoelektrischer Sensor |
CN108626812A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种可调节吹风角度的空气净化器 |
JP2020021816A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | コーデンシ株式会社 | 通過検知センサ |
JP7160317B2 (ja) | 2018-07-31 | 2022-10-25 | コーデンシ株式会社 | 通過検知センサ |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4426130B2 (ja) | 2010-03-03 |
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