JP2012127748A - Fiber type photoelectric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ファイバ型光電センサの投光光学系の構成に関するものである。 The present invention relates to a configuration of a light projecting optical system of a fiber type photoelectric sensor.
投光素子の発光チップが発する光を光ファイバに入光させ、当該光ファイバによって検出領域へと導光する投光光学系を持ったファイバ型光電センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなファイバ型光電センサでは、投光素子が筐体内に固定されるのに対し、光ファイバは取り付けユニットを介して筐体に嵌合固定されるものが一般的である。 2. Description of the Related Art A fiber photoelectric sensor having a light projecting optical system in which light emitted from a light emitting chip of a light projecting element is incident on an optical fiber and guided to a detection region by the optical fiber is known (for example, Patent Document 1). reference). In such a fiber-type photoelectric sensor, the light projecting element is generally fixed in the casing, whereas the optical fiber is generally fitted and fixed to the casing via an attachment unit.
従来のファイバ型光電センサは以上のように構成されているので、光ファイバを筐体に嵌合固定するにあたり、寸法誤差および嵌合のアソビ(クリアランス)の影響から、光ファイバと発光チップの中心軸が必ずしも一致するとは限らなかった。また、光ファイバを動かしたときに位置ずれが生じやすく、中心軸がずれやすかった。このような理由から、光ファイバの発光チップからの取り込み光量が減衰してしまうという課題があった。 Since the conventional fiber type photoelectric sensor is configured as described above, the center of the optical fiber and the light emitting chip is affected by the influence of dimensional error and fitting play (clearance) when fitting and fixing the optical fiber to the housing. The axes did not always coincide. Further, when the optical fiber was moved, the position was likely to be displaced, and the central axis was likely to be displaced. For this reason, there is a problem that the amount of light taken from the light emitting chip of the optical fiber is attenuated.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、投光素子のパッケージ内に発光チップを複数個、位置ずれが生じた場合に隣の発光チップの正面発光または側面発光を取り込めるように配置することによって、発光チップと光ファイバの中心軸がずれた場合でも光量の減衰を抑制可能なファイバ型光電センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and when a plurality of light emitting chips are displaced in the light emitting element package and a positional deviation occurs, front light emission or side light emission of the adjacent light emitting chip is performed. An object of the present invention is to provide a fiber-type photoelectric sensor that can suppress attenuation of light amount even when the center axis of the light-emitting chip and the optical fiber is shifted by arranging the light-emitting chip and the optical fiber.
この発明の請求項1に係るファイバ型光電センサは、投光素子が、光ファイバの端面に正対する位置に配置された第1の発光チップと、当該第1の発光チップの周辺に配置された任意個数の第2の発光チップとを有し、光ファイバの位置ずれが生じた場合に当該第2の発光チップの正面発光および側面発光のいずれか一方、またはその両方が入光するようにしたものである。 In the fiber type photoelectric sensor according to the first aspect of the present invention, the light projecting element is disposed at a position facing the end face of the optical fiber, and around the first light emitting chip. An arbitrary number of second light emitting chips are provided, and when the optical fiber is misaligned, one of the front light emission and the side light emission of the second light emission chip, or both of them are incident. Is.
この発明の請求項2に係るファイバ型光電センサは、光ファイバの端面と投光素子の発光チップ搭載面とを対面させた状態で、光ファイバを径方向に押圧して固定する固定部材を備え、投光素子は、第1の発光チップおよび第2の発光チップが固定部材の押圧方向に沿って配置されるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, a fiber-type photoelectric sensor includes a fixing member that presses and fixes the optical fiber in the radial direction in a state where the end face of the optical fiber faces the light emitting chip mounting surface of the light projecting element. The light projecting element is configured such that the first light emitting chip and the second light emitting chip are arranged along the pressing direction of the fixing member.
この発明の請求項1によれば、第1の発光チップと光ファイバの中心軸がずれた場合でも、第2の発光チップの正面発光および側面発光のいずれか一方、またはその両方が入光するようにしたので、光量の減衰を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, even when the central axis of the first light emitting chip and the optical fiber is deviated, one of the front light emission and the side light emission of the second light emitting chip, or both of them is incident. Since it did in this way, attenuation of light quantity can be suppressed.
この発明の請求項2によれば、第1の発光チップおよび第2の発光チップを固定部材による光ファイバの押圧方向に沿って配置するようにしたので、光ファイバがずれやすい方向にのみ第2の発光チップを配置すればよく、少数の発光チップで適切に光量減衰を抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the first light emitting chip and the second light emitting chip are arranged along the pressing direction of the optical fiber by the fixing member, the second is only in the direction in which the optical fiber is easily displaced. It is sufficient to arrange the light emitting chips, and the light quantity attenuation can be appropriately suppressed with a small number of light emitting chips.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るファイバ型光電センサの投光光学系を説明する図である。このファイバ型光電センサは、投光素子1の発光チップ搭載面2に配置された複数の発光チップ3,4が発する光を光ファイバ10に入光させ、当該光ファイバ10によって検出領域へと導光する投光光学系を備える。なお、発光チップ3,4は一般的にその全面から外側へ向けて放射状に光を発するものであり、より詳しくは発光チップの中の薄い電極層が通電により発光し、これが発光チップの立方体内部で多重反射することで、発光チップの全面が発光しているように見えるものである。本明細書においては説明の便宜のため、図1に記載する発光チップ3,4の上面(即ち、光ファイバ10の端面11と対向する面)から発せられる光を正面発光と呼称し、発光チップ3,4の側面(光ファイバ10の端面11と対向していない面)から発せられる光を側面発光と呼称する。また、図面の見易さのため、発光チップ3,4が発する光のうち、説明に必要な方向成分の光のみを線として記載し、その他方向成分については記載を省略するが、これは発光チップ3,4が、図示する線の方向にのみ光を発することを意味するものではない。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a light projecting optical system of a fiber photoelectric sensor according to Embodiment 1 of the present invention. In this fiber type photoelectric sensor, light emitted from a plurality of
図1の例では、ファイバ型光電センサの筐体(不図示)内に設置された投光素子1の発光チップ搭載面2に、光ファイバ10の端面11に正対する位置に配置された発光チップ(第1の発光チップ)3と、この発光チップ3の隣に配置された発光チップ(第2の発光チップ)4とが並んでいる。所定の固定部材によって光ファイバ10をファイバ型光電センサの筐体に固定すると、その端面11が投光素子1のパッケージ端面5に連結される。光ファイバ10が正しい位置にあれば、即ち光ファイバ10の中心軸と発光チップ3の中心軸とが一致していれば、発光チップ3の正面発光が端面11から光ファイバ10に入光するので光量の減衰はない。
In the example of FIG. 1, the light emitting chip disposed at the position facing the end surface 11 of the
一方、図1に二点鎖線で示すように、光ファイバ10がずれた位置にあると、発光チップ3から光ファイバ10に入光する光量が減衰してしまう。しかしながら、隣接する発光チップ4の正面発光および側面発光のいずれか一方、またはその両方が光ファイバ10に入光するので、光量の減衰を抑制することができる。
On the other hand, as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, when the
ここで、光ファイバ10の端面11に対する発光チップ3,4の最適な配置位置の決定方法を説明する。
ファイバ型光電センサにおいて、光ファイバ10と発光チップ3との位置ずれによる光量変化が最も大きくなるのは、以下のパラメータφ,d,Lの値がそれぞれ最小になるときである。出願時に一般的な構成のファイバ型光電センサにおいて、各パラメータのとり得る範囲はおおよそ下記のとおりである。
光ファイバ10のコア径φ[mm] 0.125≦φ≦1.4
発光チップ3のサイズ(d[mm]×d) 0.2≦d≦0.4
端面11から発光チップ3までの距離L[mm] 0.2≦L≦1.0
Here, a method for determining the optimum arrangement position of the
In the fiber photoelectric sensor, the change in the amount of light due to the positional deviation between the
Core diameter φ [mm] of
Size of light-emitting chip 3 (d [mm] × d) 0.2 ≦ d ≦ 0.4
Distance L [mm] from end face 11 to light emitting
よって、上記のパラメータφ,d,Lの値がそれぞれ最小になるときに、発光チップ3の周辺に発光チップ4を配置することによって、光量減衰を効果的に抑制できる。発光チップ3,4同士の空間距離s[mm]は、チップの発熱等の問題を考慮して、0.1≦s≦0.2となるように配置することが望ましい。
Therefore, when the values of the parameters φ, d, and L are minimized, the light amount attenuation can be effectively suppressed by arranging the light emitting chip 4 around the
ただし、発光チップ3,4の配置はこれに限定されるものではなく、光ファイバ10の位置ずれに起因した光量の減衰が、設計上の許容範囲内、例えば10%以内に収まるように配置するなど適宜決定すればよい。
また、設計上の正しい位置にある光ファイバ10と正対する位置に1個の発光チップ3を配置するが、その周辺に配置する発光チップ4の個数は図示例のように1個に限定されるものではなく、任意の個数を配置可能である。例えば発光チップ3の周辺4方向に4個の発光チップ4を配置したり、発光チップ3の周辺8方向に8個の発光チップ4を配置したりしてもよい。
However, the arrangement of the light-emitting
In addition, one
以下に、光量変化の具体例を示す。
図2は、発光チップ3のみ有する投光素子1がなす投光光学系を示す図であり、図3は、本実施の形態1による発光チップ3,4を有する投光素子1がなす投光光学系を示す図である。ここでは、光ファイバ10のコア径φは0.25[mm]、発光チップ3,4のサイズdはそれぞれ0.2[mm]である。また、光ファイバ10の中心軸の、発光チップ3の中心軸からのずれ量をΔ[mm]とする。さらに、投光取り込み後の光ファイバ10からの射出量(演算例)をP[mW]とする。
Below, the specific example of a light quantity change is shown.
FIG. 2 is a diagram showing a light projecting optical system formed by the light projecting element 1 having only the
光ファイバ10が発光チップ3に正対する位置にある場合(図2(a))、発光チップ3の正面発光が光ファイバ10に入光するので射出量Pも多い。一方、光ファイバ10が発光チップ3に正対する位置から0.2[mm]ずれた場合(図2(b))、正面発光がほとんど入光せず、主に側面発光の一部が入光するので射出量Pが少なくなる。
When the
これに対して本実施の形態1によれば、光ファイバ10が発光チップ3に正対する位置にある場合(図3(a))、発光チップ3の正面発光と発光チップ4の側面発光の一部が光ファイバ10に入光するので射出量Pも多い。また、光ファイバ10が発光チップ3に正対する位置から0.2[mm]ずれた場合(図3(b))、発光チップ3の正面発光がほとんど入光しなくとも、発光チップ4の正面発光および側面発光が入光するので、射出量Pが減衰しない。
On the other hand, according to the first embodiment, when the
次に、ファイバ型光電センサの筐体に光ファイバ10を固定する方法の一例を説明する。
図4は、実施の形態1に係るファイバ型光電センサの構成を示す正面図である。ファイバ型光電センサの外ケース20の外面側には、表示器22を有する操作部21、開閉自在に取り付けられた操作部カバー23、レバー24等を設ける。また、外ケース20の内部には投光素子、受光素子、カップリング機構、回路基板等を収容する。さらに、外ケース20の外から内へ投光用の光ファイバ10、受光用の光ファイバ25、電源ライン26を通す。ここで電源ライン26は各素子や回路基板等に対し電源を供給する導線および、ファイバ型光電センサと外部装置(図示せず)との情報通信を行うための通信線を束ねて構成したものであるが、無論、電源を供給する導線のみを電源ライン26とし、別途通信線に相当するラインを備えたり、あるいは有線での通信を要しない場合には通信線を省略して構成しても構わない。
Next, an example of a method for fixing the
FIG. 4 is a front view showing the configuration of the fiber photoelectric sensor according to the first embodiment. On the outer surface side of the
この構成のファイバ型光電センサにおいては、レバー24およびカップリング機構で構成される固定部材を用いて、投光用の光ファイバ10および受光用の光ファイバ25を固定する。この固定部材の横断面図を図5(a)に示し、縦断面図を図5(b)に示す。
In the fiber-type photoelectric sensor having this configuration, the light projecting
図5に示すように、カップリング機構31は、光ファイバ10,25を挿通する穴がそれぞれ開口すると共にレバー24に押圧されて上下方向にスライド移動するスライダ32と、光ファイバ10,25を挿通させる穴がそれぞれ開口すると共にこれらの穴がスライダ32の押圧を受けてすぼまり光ファイバ10,25をそれぞれ保持するキャリパ33と、投光素子1と受光素子34に嵌合する穴がそれぞれ開口して各素子を固定する素子ホルダ35とから構成される。
As shown in FIG. 5, the
また、図5に示すように、レバー24は外ケース20に軸支されており、回転軸36を中心に回動してポジションAとポジションBを往復する。このレバー24には、部分的に突出した形状の押圧用凸部37が形成されており、ポジションAのときに押圧用凸部37がスライダ32を押圧する。
As shown in FIG. 5, the
レバー24がポジションBの位置にある状態で、光ファイバ10をスライダ32およびキャリパ33の穴を通して奥に位置する投光素子1のパッケージ端面へ突き当てる。同様に光ファイバ25も受光素子34のパッケージ端面へ突き当てる。そして、レバー24をポジションAの位置に操作すると、レバー24の押圧用凸部37がスライダ32を下方向に押圧する。すると、スライダ32が下方向にスライド移動しながらキャリパ33に荷重をかけるので、キャリパ33が弾性変形して光ファイバ10,25を挿通した穴がすぼみ、光ファイバ10,25がキャリパ33に把持される。
レバー24をポジションBの位置に操作すると、レバー24の押圧用凸部37によるスライダ32への押圧が解除されるので、キャリパ33の弾性変形が復帰して元の形状に戻る。すると、キャリパ33の穴と光ファイバ10,25との間に隙間ができるので、光ファイバ10,25が挿抜可能になる。
In a state where the
When the
このカップリング機構31においては、光ファイバ10が径方向に押圧されて固定される構造のため、径方向に位置ずれしやすい。そこで、投光素子1の発光チップ3,4を、押圧方向に沿った方向に並べて配置することにより、光ファイバ10が押圧方向へずれた場合にも光量の減衰を抑制できる。
なお、発光チップの配置例はこれに限定されるものではなく、光ファイバ10の固定部材の構造に応じ、光ファイバ10がずれやすい方向に沿って複数の発光チップを配置すればよい。
In this
Note that the arrangement example of the light emitting chips is not limited to this, and a plurality of light emitting chips may be arranged along the direction in which the
以上より、実施の形態1に係るファイバ型光電センサは、投光素子1が、光ファイバ10の端面11に正対する位置に配置された発光チップ3と、この発光チップ3の周辺に配置された発光チップ4とを有し、光ファイバ10の位置ずれが生じた場合に発光チップ4の正面発光および側面発光のいずれか一方、またはその両方が入光するように構成した。このため、位置ずれに起因する光量の減衰を抑制することができ、ひいては光量減衰による検出精度低下を低減できる。
As described above, in the fiber-type photoelectric sensor according to the first embodiment, the light projecting element 1 is disposed at the position facing the end face 11 of the
また、実施の形態1に係るファイバ型光電センサは、光ファイバ10の端面11と投光素子1の発光チップ搭載面2とを対面させた状態で光ファイバ10を径方向に押圧して固定する固定部材を備え、投光素子1は発光チップ3と発光チップ4が固定部材の押圧方向に沿って配置されるように構成したので、光ファイバ10がずれやすい方向にのみ発光チップ4を配置すればよく、少数の発光チップで適切に光量減衰を抑制することができる。
Further, the fiber-type photoelectric sensor according to the first embodiment presses and fixes the
なお、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上述した実施の形態の構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、上述した実施の形態においてはいわゆる表面実装モールドLEDのパッケージ形状を示しているが、これに限らず、ステムタイプ、モールドタイプなど各種パッケージを用いる場合であっても構わない。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and the design does not depart from the gist of the present invention. It goes without saying that changes and the like are included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, the package shape of a so-called surface mount mold LED is shown. However, the present invention is not limited to this, and various packages such as a stem type and a mold type may be used.
1 投光素子
2 発光チップ搭載面
3,4 発光チップ
5 パッケージ端面
10 光ファイバ
11 端面
20 外ケース
21 操作部
22 表示器
23 操作部カバー
24 レバー
25 光ファイバ
26 電源ライン
31 カップリング機構
32 スライダ
33 キャリパ
34 受光素子
35 素子ホルダ
36 回転軸
37 押圧用凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記投光素子は、前記光ファイバの端面に正対する位置に配置された第1の発光チップと、当該第1の発光チップの周辺に配置された任意個数の第2の発光チップとを有し、前記光ファイバの位置ずれが生じた場合に当該第2の発光チップの正面発光および側面発光のいずれか一方、またはその両方が入光することを特徴とするファイバ型光電センサ。 In a fiber type photoelectric sensor including a light projecting optical system that makes light emitted from a light emitting chip arranged on a light emitting chip mounting surface of a light projecting element enter an optical fiber and guide the light to a detection region by the optical fiber.
The light projecting element includes a first light emitting chip disposed at a position facing the end face of the optical fiber, and an arbitrary number of second light emitting chips disposed around the first light emitting chip. A fiber-type photoelectric sensor in which one or both of the front light emission and the side light emission of the second light emitting chip is incident when the optical fiber is misaligned.
前記投光素子は、前記第1の発光チップおよび前記第2の発光チップが前記固定部材の押圧方向に沿って配置されることを特徴とする請求項1記載のファイバ型光電センサ。 In a state where the end face of the optical fiber and the light emitting chip mounting surface of the light projecting element face each other, a fixing member that presses and fixes the optical fiber in the radial direction is provided.
2. The fiber photoelectric sensor according to claim 1, wherein in the light projecting element, the first light emitting chip and the second light emitting chip are arranged along a pressing direction of the fixing member.
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Citations (2)
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JP2004205209A (en) * | 2002-10-31 | 2004-07-22 | Omron Corp | Fiber type photo-electric sensor |
JP2007234838A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sunx Ltd | Optical fiber sensor, optical-axis aligning method of floodlight device of the sensor, and floodlight device of the sensor |
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2010
- 2010-12-14 JP JP2010278246A patent/JP2012127748A/en active Pending
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