JP2531890Y2 - 光学センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、光学素子と受光素子とから構成される光
学センサに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、このような光学センサは、例えば第２図に示す
ように構成されている。即ち、第２図において、光学セ
ンサ１は、光学部については、長手方向に関して順次形
成された複数個、図示の場合３個の凹面鏡部2a,2b,2cを
有する分割ミラー２と、該分割ミラー２に対向するよう
に配設された発光素子３とから構成されていて、発光素
子３から射出した光が、分割ミラー２の各凹面鏡部2a,2
b,2cにより反射されることにより、各凹面鏡部2a,2b,2c
の光学的作用によってほぼ平行な光束にされ、それぞれ
長手方向に並んだ３つの検知領域4a,4b,4cを照射するよ
うになっている。そして、これらの各検知領域4a,4b,4c
内に存在する物体等が移動することにより、該検知領域
4a,4b,4cからの光量の変動を、前記発光素子３とほぼ同
じ位置に配設された図示しない受光素子により検出し
て、該受光素子の出力信号を適宜に処理することによ
り、それぞれ各検知領域4a,4b,4c内における上記物体等
の存在または移動が検出されるようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、このような構成の光学センサにおいては、
分割ミラー２の各凹面鏡部2a,2b,2cは、それぞれ検知領
域4a,4b,4cに対応して傾いた光軸と、異なる曲率半径及
び大口径比を有するように形成する必要がある。そのた
め、製造工程が複雑となってコストが高くなってしま
い、また加工精度を高くすることも困難であることか
ら、収差補正を十分に行なうことができず、検出精度が
低くなってしまうという問題があった。

そこで、第３図に示すような光学センサも知られてい
る。

即ち、第３図において、光学センサ１′は、発光部に
ついては、長手方向に関して順次プリズム面部5a,平面
部5b,プリズム面部5cが一面に形成されている板状のプ
リズム５と、該プリズム５の後方に配設された一つの放
物面状の反射ミラー６と、該プリズム５と反射ミラー６
との間にてその反射ミラー６に対向するようにその光軸
上に配設された発光素子７とから構成されていて、発光
素子７から射出した光が反射ミラー６により反射されて
ほぼ平行な光線になった後、該プリズム５に入射して、
それぞれプリズム面部5a,平面部5b,プリズム面部5cを通
過することにより、プリズム面部5a,5cではプリズムの
作用に基づいて光軸が偏向せしめられ、また平面部5bで
はそのまま透過して、それぞれ長手方向に並んだ３つの
検知領域4a,4b,4cを照射するようになっている。

このような構成の光学センサ１′においては、反射ミ
ラー６として、放物面鏡を使用していることから、発光
素子７からの光は、プリズム５の各プリズム面部5a,5c
を通過した後は、ほぼすべての光が各検知領域4a,4b,4c
に集光することから、比較的高い集光効率が得られるこ
とになり、また反射ミラー６の焦点を該プリズム５に近
接させることが可能となり、全体が小型に構成され得
る。

しかしながら、この放物面鏡は、その設計，加工及び
研磨が難しく、所望の精度を得ることも困難であると共
に、金型製作も含めた製造コストが高くなってしまう等
の問題があった。

また、第４図に示すような光学センサ１″も知られて
いる。

即ち、第４図において、光学センサ１″は、その発光
部に関して、前面が長手方向に沿って順次にプラズム面
部8a,平面部8b,該プリズム面8aとは角度が異なるプリズ
ム面部8cとして形成されていて且つ後面がフレネルレン
ズ部8dとして形成されている板状の光学部材８と、該光
学部材８の後方において該フレネルレンズ部8dの光軸上
に配設された発光素子９とから構成されている。

この場合、発光素子９からの光は、光学部材８のフレ
ネルレンズ部8dを透過した平行光となった後、それぞれ
プリズム面部8a,平面部8b,プリズム面8cを通過すること
により、プリズム面部8a,8cではプリズムの作用に基づ
いて光軸が偏向せしめられ、また平面部8bではそのまま
透過して、それぞれ長手方向に並んだ３つの検知領域4
a,4b,4cを照明するようになっており、該検知領域4a,4
b,4c内に存在する物体等が移動することにより、検知領
域4a,4b,4cからの光量の変動を、図示しない受光素子に
より検出して、この受光素子の出力信号を適宜に処理す
ることにより、それぞれ各検知領域4a,4b,4c内における
上記物体等の存在または移動が検出されるようになって
いる。

このように構成された光学センサ１″によれば、プリ
ズム８のフレネルレンズ部8dによりほぼ平行な光束にさ
れることから、プリズム８の各プリズム面部8a,8cを通
過した後は、ほぼすべての光が各検知領域4a,4b,4cに集
光することになり、比較的高い集光効率が得られるが、
該フレネルレンズ部8d自体が、かなりピッチの細かくし
かもフレネル角の大きなものである必要があり、その製
造が困難であり、従ってコストが高くなってしまうとい
う問題があった。

さらに、以上述べた何れの光学センサにおいても、分
割ミラー2,反射ミラー６またはフレネルレンズ部8dは、
検出精度を高めるためには、大型化する必要があるが、
その大型化にも限度があり、何れの場合にも、光学セン
サ全体としての口径比は、0.3乃至0.4程度であり、残存
収差もかなり大きくなってしまうため、検出精度をあま
り高くすることができなかった。

この考案は、以上の点に鑑み、比較的容易に且つ安価
に製造され得ると共に、口径比を大きくすることによ
り、検知領域への集光効率を向上させて、検知精度を高
めるようにした、光学センサを提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、この考案によれば、発光素子から射出し
た光がミラーにより反射されて検知領域を照射し、各検
知領域からの光量の変動を発光素子とほぼ同じ位置に配
設された受光素子により検出する光学センサにおいて、
長手方向に沿って順次に形成された互いに実質的に異な
るプリズム角度を有する複数個のプリズム部と該プリズ
ム部に並行に形成された平面部とを備えたプリズムと、
上記プリズムの後方にてプリズムに向かって全体として
凹状になるように一体的に配設され、且つ、検出を行な
うべき各検知領域に対して互いにほぼ同一位置に焦点を
有する二つの凹面鏡部を備えた反射ミラーと、上記プリ
ズムと反射ミラーとの間で上記焦点位置の近傍に配設さ
れた発光素子及び受光素子とを有しており、二つの凹面
鏡部が平面図を介して各々検知領域を構成するととも
に、凹面鏡部が、対応するプリズム部を介して一つの検
知領域を構成した、光学センサにより達成される。

〔作用〕

この考案によれば、反射ミラーの各凹面鏡部に対応す
る検知領域に関しては、それぞれ該検知領域に対する光
束がプラズムの平面部を透過することにより、反射ミラ
ーの各凹面鏡部により反射，集光されて、焦点位置付近
に配置された発光素子または受光素子を通ることにな
る。

他方、中央に位置する検知領域に関しては、この検知
領域に対する正面からの光束が、プリズムの各プリズム
部を透過することにより屈曲せしめられて、該反射鏡の
各凹面鏡部に対してその光軸方向に入射することとな
り、該凹面鏡部により反射，集光されて、焦点位置付近
に配設された受光素子または受光素子を通ることにな
る。

そのため、正面からの光束に対する凹面鏡を別個に用
意する必要がなく、従って反射ミラー全体が比較的小型
に構成され得ることとなり、逆に同じ大きさの反射ミラ
ーの場合には、個々の検知領域に対する各凹面鏡部の面
積が大きくとれることから、光学センサ全体の口径比が
大きくなり、さらに各凹面鏡部に対する入射及び反射
は、該凹面鏡部の光軸付近にて行なわれることから、残
存収差を比較的小さくすることができる。

〔実施例〕

以下、図面に示した一実施例に基づいてこの考案を詳
細に説明する。

第１図は、この考案による光学センサの一実施例を示
している。

この光学センサ10は、その発光部に関して、前面が平
面であって且つ後面が一側で長手方向に沿って順次にプ
リズム面部11a,該プリズム面部11aとは実質的にプリズ
ム角度が異なるプリズム面部11bとして形成され、且つ
これらのプリズム面部11a,11bに並行して他側で平面部1
1cとして形成されている板状のプリズム11（第１図
（Ｄ）参照）と、このプリズム11の後方にて該プリズム
11に向かって全体として凹状になるように一体的に配設
された反射ミラー12と、これらプリズム11と反射ミラー
12との間にて該球面反射ミラー12に対向するように配設
された発光素子13とから構成されている。

上記反射ミラー12は、図面にて上下に、二つの凹面鏡
部12a,12bに分割されており、これらの凹面鏡部12a,12b
は、それぞれ後述する検出すべき検知領域14a,14b,14c
のうちの検知領域14c及び14aに対する光束が、互いに同
じ焦点位置、即ち発光素子13に収束するようになってい
る。

本考案による光学センサ10は以上のように構成されて
おり、発光素子13からの射出光軸は、反射ミラー12の各
凹面鏡部12a,12bによりそれぞれ反射された後に、プリ
ズム11の平面部11cを透過する光束（第１図（Ａ）参
照）に関しては、該平面部11cをそのまま透過すること
により、図示の場合下方または上方へ進み、検知領域14
c,14aに関連せしめられており、またプリズム11のプリ
ズム面部11a,11bを透過する光束（第１図（Ｂ）参照）
は、該プリズム面部11a,11bの作用によりそれぞれ偏向
せしめられることにより、該プリズム11の表面から垂直
方向に射出する平行光となり、検知領域14bに関連せし
められている。

この場合、各検知領域14a,14b,14cに達する光は、そ
れぞれ反射ミラー12の各凹面鏡部12a,12bの光軸に対し
て比較的小さな角度で入射することから、口径比をあま
り大きくする必要がなく残存収差が比較的小さくなって
いる。

このようにして、発光素子13からの光は、各検知領域
14a,14b,14cに対して、効率良く集光することになるの
で、図示しない受光素子による検知領域14a,14b,14cの
物体の存在または移動の検知精度が高められ得ることに
なる。

尚、上記の説明においては、すべて光学素子が発光素
子である場合について述べたが、これに限らず、受光素
子である場合についても、この考案を適用し得ることは
明らかであり、図示の場合と光の進行方向が逆になるだ
けで、その効果についてはまったく同様である。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、反射ミラーの各凹
面鏡部に対応する検知領域に関しては、それぞれ該検知
領域に対する光束がプリズムの平面部を透過することに
より、該反射ミラーの各凹面鏡部により反射，集光させ
て、焦点位置付近に配設された発光素子または受光素子
を通り、他方、中央に位置する検知領域に関しては、こ
の検知領域に対する正面からの光束が、プリズムの各プ
リズム部を透過することにより偏向せしめられて、該反
射鏡の各凹面鏡部に対して、その光軸方向に入射するこ
ととなり、該凹面鏡部により反射，集光されて、焦点位
置付近に配設された発光素子または受光素子を通ること
になる。

したがって、正面からの光束に対する凹面鏡を別個に
用意する必要がなく、反射ミラー全体が比較的小型に構
成され得る。また、逆に同じ大きさの反射ミラーの場合
には、個々の検知領域に対する各凹面鏡部の面積が大き
くとれることから、光学センサ全体の口径比が大きくな
り、さらに各凹面鏡部に対する入射及び反射は、該凹面
鏡部の光軸付近にて行なわれることから、残存収差が比
較的小さくなり、かくして物体の存在または移動を検知
すべき検知領域に対する集光効率、もしくは該検知領域
からの集光効率が向上し、検知精度が高められることと
なる。

かくして、この考案によれば、比較的容易に且つ安価
に製造され得ると共に、口径比を大きくすることによ
り、検知領域への集光効率が向上し、検知精度が高めら
れる、極めて優れた光学センサが提供されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本考案による光学センサの一実施例にお
けるプリズムの平面部を透過する光束を示す概略断面
図，（Ｂ）はプリズムのプリズム面部を透過する光束を
示す概略断面図，（Ｃ）は概略平面図，（Ｄ）はプリズ
ムの正面図である。 第２図乃至第４図はそれぞれ従来の光学センサの構成例
を示す概略断面図である。 10……光学センサ;11……プリズム;11a,11b……プリズ
ム面部;11c……平面部;12……反射ミラー;12a,12b……
凹面鏡部;13……発光素子;14a,14b,14c……検知領域。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子から射出した光がミラーにより反
   射されて検知領域を照射し、各検知領域からの光量の変
   動を発光素子とほぼ同じ位置に配設された受光素子によ
   り検出する光学センサにおいて、 長手方向に沿って順次に形成された互いに実質的に異な
   るプリズム角度を有する複数個のプリズム部と該プリズ
   ム部に並行に形成された平面部とを備えたプリズムと、 上記プリズムの後方にて該プリズムに向かって全体とし
   て凹状になるように一体的に配設され、且つ、検出を行
   なうべき各検知領域に対して互いにほぼ同一位置に焦点
   を有する二つの凹面鏡部を備えた反射ミラーと、 上記プリズムと反射ミラーとの間で上記焦点位置の近傍
   に配設された発光素子及び受光素子とを有しており、 上記反射ミラーの二つの凹面鏡部が上記平面部を介して
   各々検知領域を構成するとともに、上記凹面鏡部が、対
   応する上記プリズム部を介して一つの検知領域を構成す
   ることを特徴とする、光学センサ。