JP5898020B2

JP5898020B2 - 光電センサ

Info

Publication number: JP5898020B2
Application number: JP2012190753A
Authority: JP
Inventors: 英有蒲池; 陵中島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP2014049264A

Description

本発明は投光部と受光部とからなる光電センサに関する。

図３に示すように、発光素子１０１を備える投光部１０２と、発光素子１０１から発射される光１０３を受光する受光素子１０４を備える受光部１０５とを有し、この受光部１０５の受光素子１０４への入光の有無で投光部１０２と受光部１０５との間に物体が存在しないか否かを識別する光電センサ１００が、実用に供されている。

光電センサ１００は、電源制御ユニット１１０により制御される。
電源制御ユニット１１０は、受光素子１０４で発生する受信信号を増幅する増幅回路１１１や、増幅された電気信号を処理する諸回路１１２や、出力回路１１３を備えると共に、投光部１０２へ電気エネルギーを供給すると共に、電源制御ユニット１１０内の各回路１１１、１１２、１１３へ電気エネルギーを供給する電源回路１１５を備える。

具体的には、電源制御ユニット１１０から投光部１０２へ給電配線１１６が延ばされ、受光部１０５から電源制御ユニット１１０へ信号配線１１７が延ばされる。

投光部１０２と受光部１０５との間を物体（対象物）が通過する。この対象物に干渉しないように、給電配線１１６を敷設する必要がある。多くは、床や壁や天井に沿わせるように敷設する。対象物を大きく迂回させるため、投光部１０２と受光部１０５との距離に比較して、給電配線１１６が長くなる。結果、配線工事が繁雑になり、工事費用も嵩む。

そこで、給電配線１１６を省くことができる光電センサ（システム）が、各種提案されている（例えば、特許文献１（第１図）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図４に示されるように、投光部１０２に、太陽電池１１９が付属されている。
太陽電池１１９は、周辺光１１８を受け、光エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーで発光素子１０１を発光させる。結果、給電配線を省くことができる。

投光部１０２は、屋外に配置される場合は、太陽光を受けるが、曇りや雨天、夜間は使用困難となり、使用が著しく制限される。
または、投光部１０２は、いわゆる工場の建屋内に配置され、蛍光灯の光を受けて作動する。建屋内は明るいとは言えず、受光量を確保するために、太陽電池１１７を大型化して受光面積を増大する必要がある。投光部１０２が大型になり、コストも嵩む。
すなわち、特許文献１の光電センサでは、周辺光の状態に左右され、実使用上の障害が多い。結果、採用率が低くなる。

実開平２−１２１３０号公報

本発明は、太陽電池を備える光電センサにおいて、周辺光の影響を受けない技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、発光素子を備える投光部と、前記発光素子から発射される光を受光する受光素子を備える受光部と、電源回路を備え前記投光部及び前記発光素子を制御する電源制御ユニットを有し、
前記受光素子への入光の有無で前記投光部と前記受光部との間に物体が存在しないか否かを識別する光電センサにおいて、
前記受光部側に配置され前記電源回路から給電されてレーザ光を発射するレーザ発光手段と、前記投光部側に配置され前記レーザ光を受光し電気エネルギーに変換し前記投光部へ給電する太陽電池と、前記投光部側に配置され前記太陽電池で発生する電気エネルギーを貯えると共に前記発光素子へ給電する蓄電手段とを備えており、
前記太陽電池は、前記物体が存在するときに前記レーザ光が前記物体で遮断される位置に設けられ、前記物体で前記レーザ光が遮断されたときには、前記蓄電手段から前記発光素子に給電させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、発光素子と太陽電池セルが共通の筐体に組み込まれ、受光素子とレーザ発光手段が共通の筐体に組み込まれていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、レーザ光を太陽電池に照射する。太陽電池で発光素子に給電する。レーザ光は、周辺光（太陽光や蛍光灯の光）に比較して、格段に強力であり、太陽電池の受光面積を小さくすることができる。格段に強力であるため、周辺光の影響を受けない。
また、物体（対象物）が光を遮る際に、レーザ光も遮断される。このときには、蓄電手段の蓄電量が一定のレベルに下がるまで蓄電手段から発光素子に給電が継続される。
加えて、蓄電手段を備えているため、一定時間内であれば、レーザ光が遮断されることは許容される。結果、発光素子に接近して太陽電池を配置し、受光素子に接近してレーザ発光手段を配置することができ、構成要素のレイアウト自由度が高まる。

請求項２に係る発明では、発光素子と太陽電池セルが共通の筐体に組み込まれ、受光素子とレーザ発光手段が共通の筐体に組み込まれている。光電センサを従来品並の大きさに留めることができる。

本発明に係る光電センサの構成図である。より好ましい光電センサの構成図である。従来の光電センサの構成図である。特許文献１に記載されている光電センサの構成図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、本発明に係る光電センサ１０は、発光素子１１を備える投光部１２と、発光素子１１から発射される光１３を受光する受光素子１４を備える受光部１５とを有し、この受光部１５の受光素子１４への入光の有無で投光部１２と受光部１５との間に物体が存在しないか否かを識別する。

光電センサ１０は、電源制御ユニット２０により制御される。
電源制御ユニット２０は、受光素子１４で発生する受信信号を増幅する増幅回路２１や、増幅された電気信号を処理する諸回路２２や、出力回路２３を備えると共に、電源制御ユニット２０内の各回路２１、２２、２３等へ電気エネルギーを供給する電源回路２５を備える。受信信号は信号配線１６により増幅回路２１へ送られる。

さらに、電源制御ユニット２０は、外部（又は内部）に、レーザ発光手段２７を備える。このレーザ発光手段２７は配線２８を介して電源回路２５により給電され、レーザ光２９を発射する。

一方、投光部１２側に太陽電池３１が配置され、この太陽電池３１と発光素子１１とが配線３２で結ばれる。太陽電池３１はレーザ光２９の光軸上に配置される。好ましくは、配線３２に蓄電手段３３を介設する。

電源回路２５から給電されたレーザ発光手段２７は電気エネルギーをレーザ光２９に変換する。レーザ光２９は太陽電池３１に照射され、太陽電池３１で電気エネルギーに変換される。変換された電気エネルギーが配線３２を介して蓄電手段３３に溜められる。そして、蓄電手段３３から発光素子１１に給電され、発光素子１１で光エネルギーに変換される。変換され発射される光１３は受光素子１４に入光される。

蛍光灯による光の強さより、太陽光の強さは、数倍から数十倍と言われている。そして、大陽光の強さより、レーザ光２９の強さは、数倍から数十倍と言われている。
すなわち、蛍光灯を光源とする場合に比較して、レーザ光２９を光源とする場合は、数十倍〜数百倍程度光を強めることができる。ただし、レーザ光２９は、太陽電池３１が破壊されないように、太陽電池３１で許容される光の強さに留める。

それであっても、レーザ光２９は十分に強く、周辺光の影響を受ける心配はなく、且つ太陽電池３１の受光面積を大幅に小さくすることができ、太陽電池３１の小型化、低コスト化が可能となる。

次に、レーザ光２９と太陽電池３１の相性を検討する。
太陽電池３１は、太陽光を対象に設計されている。太陽光は、白熱電球が発する白色光に近似し、波長が３８０ｎｍ（０．３８０μｍ）〜７８０ｎｍ（０．７８０μｍ）の可視光線、波長が３８０ｎｍ以下の紫外線、波長が１μｍ以上の赤外線の全て含んでいる。
蛍光灯は紫外線を主として発射するため、太陽電池３１で受光可能となる。

一方、レーザは、波長が０．８μｍ又は１．５μｍの半導体レーザ、波長が０．６９μｍのルビーレーザ、波長が０．３２〜１．２μｍの色素レーザ、波長が１．０６４μｍのＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどが、太陽光と近似し、太陽電池３１と相性がよい。全て固体物であるため、取扱いが容易で、小型化が図れる。
したがって、レーザ発光手段２７は、安価な市販品を採用することができる。
太陽電池３１も安価な市販品を採用することができる。

次に、より好ましい実施例を説明する。
図２に示すように、投光部１２は柱状の筐体３５と、この筐体３５に取付けられる複数（この例では１０個）の発光素子１１と、筐体３５の下端（又は上端）に取付けられる太陽電池３１及び蓄電手段３３とからなる。
受光部１５も柱状の筐体３６、この筐体３６に取付けられる複数（この例では１０個）の受光素子１４と、筐体３６の下端（又は上端）に取付けられるレーザ発光手段２７とからなる。
図１で説明済みであるため、一部の配線は省略した。また、電源制御ユニット２０の説明も省略する。

物体（対象物）が光１３を遮る際に、レーザ光２９も遮断される。このときには、蓄電手段３３の蓄電量が一定のレベルに下がるまで蓄電手段３３から発光素子１１に給電が継続される。遮蔽物がなくなれば、直ちに大陽電池３１が発電を開始し、蓄電手段３３に給電する。

太陽電池３１を発光素子１１に接近させて配置することができるため、筐体３５に発光素子１１と太陽電池３１を一括取付けることが可能となった。
同様に、レーザ発光手段２７を受光素子１４に接近させて配置することができるため、筐体３６に受光素子１４とレーザ発光手段２７を一括取付けることが可能となった。

無論、図１のように、投光部１２と太陽電池３１を分離配置し、受光部１５とレーザ発光手段２７を分離配置することは差し支えない。
また、蓄電手段３３は設けることが望まれるが、省くことは差し支えない。

本発明は、投光部と受光部とに配線を渡さないようにした光電センサに好適である。

１０…光電センサ、１１…発光素子、１２…投光部、１３…光、１４…受光素子、１５…受光部、２０…電源制御ユニット、２５…電源回路、２７…レーザ発光手段、２９…レーザ光、３１…太陽電池、３３…蓄電手段、３５、３６…筐体。

Claims

発光素子を備える投光部と、
前記発光素子から発射される光を受光する受光素子を備える受光部と、
電源回路を備え前記投光部及び前記発光素子を制御する電源制御ユニットを有し、
前記受光素子への入光の有無で前記投光部と前記受光部との間に物体が存在しないか否かを識別する光電センサにおいて、
前記受光部側に配置され前記電源回路から給電されてレーザ光を発射するレーザ発光手段と、
前記投光部側に配置され前記レーザ光を受光し電気エネルギーに変換し前記投光部へ給電する太陽電池と、
前記投光部側に配置され前記太陽電池で発生する電気エネルギーを貯えると共に前記発光素子へ給電する蓄電手段とを備えており、
前記太陽電池は、前記物体が存在するときに前記レーザ光が前記物体で遮断される位置に設けられ、
前記物体で前記レーザ光が遮断されたときには、前記蓄電手段から前記発光素子に給電させるようにしたことを特徴とする光電センサ。
前記発光素子と前記太陽電池セルが共通の筐体に組み込まれ、前記受光素子と前記レーザ発光手段が共通の筐体に組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の光電センサ。