JPH0668755A - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
- Publication number
- JPH0668755A JPH0668755A JP28922091A JP28922091A JPH0668755A JP H0668755 A JPH0668755 A JP H0668755A JP 28922091 A JP28922091 A JP 28922091A JP 28922091 A JP28922091 A JP 28922091A JP H0668755 A JPH0668755 A JP H0668755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- light receiving
- optical sensor
- shielding portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レンズを用い、その焦点面付近に小さい開口
を有する遮光部を設けることにより、検出位置精度を向
上するようにしたものである。 【構成】 発光素子１で発生した光を投光用レンズ２に
よって検出対象物体の位置に集束し、そこからの反射光
を受光レンズ３によって集束して、受光用レンズ３の集
束点に設けられた十分小さい開口を有する遮光部４の開
口を通過した光を受光素子５によって検出する。このと
き受光用レンズ３は投光用レンズ２の集束位置に光源を
置いたとき、それが遮光部４の開口に集束するようにし
てあるので、投光用レンズ２の集束点以外の部分から反
射された光は遮光部の開口を通過できず検出されない。
を有する遮光部を設けることにより、検出位置精度を向
上するようにしたものである。 【構成】 発光素子１で発生した光を投光用レンズ２に
よって検出対象物体の位置に集束し、そこからの反射光
を受光レンズ３によって集束して、受光用レンズ３の集
束点に設けられた十分小さい開口を有する遮光部４の開
口を通過した光を受光素子５によって検出する。このと
き受光用レンズ３は投光用レンズ２の集束位置に光源を
置いたとき、それが遮光部４の開口に集束するようにし
てあるので、投光用レンズ２の集束点以外の部分から反
射された光は遮光部の開口を通過できず検出されない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子と受光素子を
持ち、検出対象物から反射されてくる光を検出する光セ
ンサに関する。
持ち、検出対象物から反射されてくる光を検出する光セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば自動ドア等ではドアの前に
人が来たことを検出するため、ＬＥＤ等の発光素子から
光を送出しておき、その光の到達範囲に対象物が入って
来たとき、その対象物から反射されてくる光をフォトダ
イオード等によって検出する光センサを用い、所定区域
に移動物体が進入したことを検出する移動物体検出器が
組込まれている。
人が来たことを検出するため、ＬＥＤ等の発光素子から
光を送出しておき、その光の到達範囲に対象物が入って
来たとき、その対象物から反射されてくる光をフォトダ
イオード等によって検出する光センサを用い、所定区域
に移動物体が進入したことを検出する移動物体検出器が
組込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光センサは投光ビームのスポットが大きく、
また受光器の指向角が広いので、センサとしての検出位
置精度が低いという課題を有していた。
うな従来の光センサは投光ビームのスポットが大きく、
また受光器の指向角が広いので、センサとしての検出位
置精度が低いという課題を有していた。
【０００４】本発明はこのような課題を解決するため
に、レンズを用いその焦点面付近に小さい開口を有する
遮光部を設けることにより、検出位置精度を向上するよ
うにしたものである。
に、レンズを用いその焦点面付近に小さい開口を有する
遮光部を設けることにより、検出位置精度を向上するよ
うにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この様な課題を解決する
ために第１の発明は、発光素子で発生した光を検出対象
物体に向け送出し、それが検出対象物体で散乱または反
射した光を受光素子によって受光する光センサにおい
て、発光素子で発生した光を検出対象物体の位置に集束
する投光用レンズと、検出対象物体から散乱または反射
した光を集束する受光用レンズと、集束用レンズと受光
素子の間の集束点に設けられ受光用レンズの直径よりも
十分小さい開口を有する遮光部とを備え、遮光部を通過
した光を受光素子で検出することを特徴とする。
ために第１の発明は、発光素子で発生した光を検出対象
物体に向け送出し、それが検出対象物体で散乱または反
射した光を受光素子によって受光する光センサにおい
て、発光素子で発生した光を検出対象物体の位置に集束
する投光用レンズと、検出対象物体から散乱または反射
した光を集束する受光用レンズと、集束用レンズと受光
素子の間の集束点に設けられ受光用レンズの直径よりも
十分小さい開口を有する遮光部とを備え、遮光部を通過
した光を受光素子で検出することを特徴とする。
【０００６】第２の発明は第１の発明において開口径を
２ｗ、投光ビームの中心波長をλ、受光レンズの開口数
をＮとしたとき次の関係にあることを特徴とする光セン
サ。 ２ｗ＝１．７５λ／Ｎ
２ｗ、投光ビームの中心波長をλ、受光レンズの開口数
をＮとしたとき次の関係にあることを特徴とする光セン
サ。 ２ｗ＝１．７５λ／Ｎ
【０００７】第３の発明は第１の発明または第２の発明
において、受光素子は遮光部開口を介した光以外が到達
しないように光学的に密閉されていることを特徴とす
る。
において、受光素子は遮光部開口を介した光以外が到達
しないように光学的に密閉されていることを特徴とす
る。
【０００８】第４の発明は第１の発明乃至第３の発明に
おいて、投光用レンズと受光用レンズを一体に構成した
ことを特徴とする。
おいて、投光用レンズと受光用レンズを一体に構成した
ことを特徴とする。
【０００９】第５の発明は第１の発明乃至第４の発明に
おいて、遮光部に複数の開口を有することを特徴とす
る。
おいて、遮光部に複数の開口を有することを特徴とす
る。
【００１０】第６の発明は第５の発明において、受光素
子が複数であることを特徴とする。
子が複数であることを特徴とする。
【００１１】第７の発明は第１の発明乃至第６の発明に
おいて、受光用レンズを複数設けたことを特徴とする。
おいて、受光用レンズを複数設けたことを特徴とする。
【００１２】第８の発明は第１の発明乃至第７の発明に
おいて光源、受光素子、投光用レンズ、受光用レンズの
少なくとも一つの取付角度を可変とすることを特徴とす
る。
おいて光源、受光素子、投光用レンズ、受光用レンズの
少なくとも一つの取付角度を可変とすることを特徴とす
る。
【００１３】第９の発明は第１の発明乃至第８の発明に
おいて、投光用レンズおよび受光用レンズのうち少なく
とも一方が透明平板上に設けられた不等間隔回折格子か
らなることを特徴とする。
おいて、投光用レンズおよび受光用レンズのうち少なく
とも一方が透明平板上に設けられた不等間隔回折格子か
らなることを特徴とする。
【００１４】
【作用】前記構成の光センサにおいては、発光素子で発
生した光を投光用レンズによって検出対象物体の位置に
集束するので、検出対象物体から強い散乱または反射光
が発生する。また、それを受光レンズによって集束し、
集束レンズの集束点に設けられ受光レンズの直径よりも
十分小さい開口を有する遮光部の開口を通過した光を受
光素子によって検出する。このとき受光用レンズは投光
用レンズの集束位置に光源を置いたときそれが遮光部の
開口に集束するようにしてあるので、投光用レンズの集
束点以外の部分から反射された光は遮光部の開口を通過
できず検出されない。
生した光を投光用レンズによって検出対象物体の位置に
集束するので、検出対象物体から強い散乱または反射光
が発生する。また、それを受光レンズによって集束し、
集束レンズの集束点に設けられ受光レンズの直径よりも
十分小さい開口を有する遮光部の開口を通過した光を受
光素子によって検出する。このとき受光用レンズは投光
用レンズの集束位置に光源を置いたときそれが遮光部の
開口に集束するようにしてあるので、投光用レンズの集
束点以外の部分から反射された光は遮光部の開口を通過
できず検出されない。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の光センサの一実施例を示す図であ
り、１はＬＤあるいは高輝度ＬＥＤ等の発光エネルギの
高い光を発生する発光素子であり、そこで発生した光は
投光用レンズ２を介して外部に送出される。
する。図１は本発明の光センサの一実施例を示す図であ
り、１はＬＤあるいは高輝度ＬＥＤ等の発光エネルギの
高い光を発生する発光素子であり、そこで発生した光は
投光用レンズ２を介して外部に送出される。
【００１６】このとき外部に送出される光は発光素子１
と投光用レンズ２との位置関係によって、発光素子１か
ら発生した光が平行化されるか、集束されるかが決まる
ようになっているが、この例では所定の位置Ａにおいて
集束するようになっている。
と投光用レンズ２との位置関係によって、発光素子１か
ら発生した光が平行化されるか、集束されるかが決まる
ようになっているが、この例では所定の位置Ａにおいて
集束するようになっている。
【００１７】３は受光用レンズであり、前記投光用レン
ズ２の集束点に光源を置いたとき、そのレンズに入る光
を集束するようになっており、受光用レンズ３と受光素
子５の間の焦点面付近にレンズの焦点スポットと同程度
の大きさの開口を有する遮光部４が設けられ、その遮光
部４の開口を通過した光だけが受光素子５に到達して検
出されるようになっている。
ズ２の集束点に光源を置いたとき、そのレンズに入る光
を集束するようになっており、受光用レンズ３と受光素
子５の間の焦点面付近にレンズの焦点スポットと同程度
の大きさの開口を有する遮光部４が設けられ、その遮光
部４の開口を通過した光だけが受光素子５に到達して検
出されるようになっている。
【００１８】前述したように受光用レンズ２の焦点面位
置付近に焦点スポットと同程度の大きさの開口を有する
遮光部４が設けられていることから、算出根拠は省略す
るがレンズ径および焦点距離をそれぞれ４．６ｍｍとす
ると、集束スポット径２ｗは２．１μｍになる。仮に遮
光部４の厚さを無視し、その開口径を２ｗとすると、レ
ンズの焦点位置が焦点面上でｗだけずれたとき受光素子
５に到達する光量が半分になると仮定すると、受光相対
感度が５０％になる受光角θは０．０１３゜となる。
置付近に焦点スポットと同程度の大きさの開口を有する
遮光部４が設けられていることから、算出根拠は省略す
るがレンズ径および焦点距離をそれぞれ４．６ｍｍとす
ると、集束スポット径２ｗは２．１μｍになる。仮に遮
光部４の厚さを無視し、その開口径を２ｗとすると、レ
ンズの焦点位置が焦点面上でｗだけずれたとき受光素子
５に到達する光量が半分になると仮定すると、受光相対
感度が５０％になる受光角θは０．０１３゜となる。
【００１９】なお、開口径２Ｗは投光ビームの中心波長
をλ、受光レンズの開口数をＮとしたとき次の関係にあ
る。 ２ｗ＝１．７５λ／Ｎ
をλ、受光レンズの開口数をＮとしたとき次の関係にあ
る。 ２ｗ＝１．７５λ／Ｎ
【００２０】従ってこの様な遮光部４を設けることによ
って、極めて狭い範囲の入力光だけしか受光しなくなる
ので指向性が鋭くなり、外乱光の妨害を受け難くなる。
図２はこれを更に詳しく表したものであり、図１のＡ点
に光源が置かれたときに遮光部４の開口に焦点が結ばれ
るようになっている。そしてこの開口を通過する光は前
述のように極めて狭い角度範囲に限定されるので、図２
に点線で示した反射光は開口部を通過できない。
って、極めて狭い範囲の入力光だけしか受光しなくなる
ので指向性が鋭くなり、外乱光の妨害を受け難くなる。
図２はこれを更に詳しく表したものであり、図１のＡ点
に光源が置かれたときに遮光部４の開口に焦点が結ばれ
るようになっている。そしてこの開口を通過する光は前
述のように極めて狭い角度範囲に限定されるので、図２
に点線で示した反射光は開口部を通過できない。
【００２１】このことから図１のＡ点、すなわち投光用
レンズの集束位置と受光用レンズの集束位置が一致した
部分以外から反射される光は遮光部４の開口を通過でき
ないので、受光素子５で検出されない。従って検出対象
物体はＡ点よりも前の位置であっても、後の位置であっ
ても、またＡ点より上の位置であっても、下の位置であ
っても検出されず、非常に位置検出精度の良い装置が得
られる。
レンズの集束位置と受光用レンズの集束位置が一致した
部分以外から反射される光は遮光部４の開口を通過でき
ないので、受光素子５で検出されない。従って検出対象
物体はＡ点よりも前の位置であっても、後の位置であっ
ても、またＡ点より上の位置であっても、下の位置であ
っても検出されず、非常に位置検出精度の良い装置が得
られる。
【００２２】また、投光用レンズ２は図１のＡ点に集束
するようにしてあるので、光の全エネルギがＡ点に集束
する。このため、反射されるエネルギも非常に強くな
り、検出が容易になる。
するようにしてあるので、光の全エネルギがＡ点に集束
する。このため、反射されるエネルギも非常に強くな
り、検出が容易になる。
【００２３】図１は受光レンズ３の光軸と遮光部４の開
口中心がずれている例であるが、図３および図４は受光
レンズ３の光軸と遮光部４の開口中心が一致している例
を示しており、この方がより効率よく受光できる。図５
は受光素子５に到達する光を遮光部４の開口だけから取
り入れるようにしたもので、きょう体６内の散乱光によ
る妨害も防止できるので、より外乱光の影響を受け難く
なる。
口中心がずれている例であるが、図３および図４は受光
レンズ３の光軸と遮光部４の開口中心が一致している例
を示しており、この方がより効率よく受光できる。図５
は受光素子５に到達する光を遮光部４の開口だけから取
り入れるようにしたもので、きょう体６内の散乱光によ
る妨害も防止できるので、より外乱光の影響を受け難く
なる。
【００２４】図６（ａ）乃至（ｆ）は投光用レンズと受
光用レンズを一体に構成したものであり、このようにす
ると取付けが簡単になる。図７は遮光部４に複数の開口
を設けたもの、図８は複数の受光素子を設けたもの、図
９は受光レンズおよび受光素子ともに複数設けたもので
ある。
光用レンズを一体に構成したものであり、このようにす
ると取付けが簡単になる。図７は遮光部４に複数の開口
を設けたもの、図８は複数の受光素子を設けたもの、図
９は受光レンズおよび受光素子ともに複数設けたもので
ある。
【００２５】図１０は投光素子１、受光素子５、遮光部
４、投光レンズ２、受光レンズ３のうち最低一つの位置
および傾きを可変としたもので、この様にすることによ
って反射光量を最も効率よく受光することができる。図
１０の例は発光素子１および投光レンズ２をまとめて構
成して一つの投光ユニット１０とし、受光レンズ３、遮
光部５、受光素子５をまとめて構成して一つの受光ユニ
ット１１とし、受光ユニット１１を角度設定軸１２で回
動できるようにし、調整を容易にしている。
４、投光レンズ２、受光レンズ３のうち最低一つの位置
および傾きを可変としたもので、この様にすることによ
って反射光量を最も効率よく受光することができる。図
１０の例は発光素子１および投光レンズ２をまとめて構
成して一つの投光ユニット１０とし、受光レンズ３、遮
光部５、受光素子５をまとめて構成して一つの受光ユニ
ット１１とし、受光ユニット１１を角度設定軸１２で回
動できるようにし、調整を容易にしている。
【００２６】この様な構成の光センサは検出可能な領域
が非常に狭いので、図１１（ａ）に示すように検出対象
物体２０の表面が所定の位置にあるときだけ、投光ビー
ム２２は前述の遮光部４の開口を通過する反射光２３と
して反射され、光センサ２１から出力が得られるが、点
線に示すようにその位置からずれると出力が得られな
い。このため前後方向の位置ズレ検出が行える。
が非常に狭いので、図１１（ａ）に示すように検出対象
物体２０の表面が所定の位置にあるときだけ、投光ビー
ム２２は前述の遮光部４の開口を通過する反射光２３と
して反射され、光センサ２１から出力が得られるが、点
線に示すようにその位置からずれると出力が得られな
い。このため前後方向の位置ズレ検出が行える。
【００２７】図１１（ｂ）の例は検出対象物体２０のエ
ッジを検出しているものであり、実線のように所定の位
置にある場合は光センサ２１によって出力が得られる
が、点線のように位置が上方向にずれると出力が得られ
ない。したがって上下方向の位置ズレ検出が行える。
ッジを検出しているものであり、実線のように所定の位
置にある場合は光センサ２１によって出力が得られる
が、点線のように位置が上方向にずれると出力が得られ
ない。したがって上下方向の位置ズレ検出が行える。
【００２８】図１１（ｃ）は検出対象物体２０が煙、粉
体等の微小物体、あるいは繊維のような細いものであ
り、それらが投光ビーム２２の集束位置を横切ったとき
遮光部の開口を通過する反射光２３が得られ、光センサ
２１から出力が得られる。
体等の微小物体、あるいは繊維のような細いものであ
り、それらが投光ビーム２２の集束位置を横切ったとき
遮光部の開口を通過する反射光２３が得られ、光センサ
２１から出力が得られる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明による光セン
サは、投光用レンズの集束位置と受光用レンズの集束位
置を一致させ、かつ受光レンズと受光素子の間の焦点面
位置付近にレンズの集束スポットと同程度の大きさの開
口を有する遮光部を設けたことから指向性が鋭くなり、
両レンズの集束位置が一致した個所以外の部分からの反
射光は検出しなくなり、検出位置精度が極めて良くなる
という効果を有する。
サは、投光用レンズの集束位置と受光用レンズの集束位
置を一致させ、かつ受光レンズと受光素子の間の焦点面
位置付近にレンズの集束スポットと同程度の大きさの開
口を有する遮光部を設けたことから指向性が鋭くなり、
両レンズの集束位置が一致した個所以外の部分からの反
射光は検出しなくなり、検出位置精度が極めて良くなる
という効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】図１の動作を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施例の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第９の実施例の構成を示す図であ
る。
る。
【図１１】本発明の応用例を説明するための図である。
１ 発光素子 ２ 投光レンズ ３ 受光レンズ ４ 遮光部 ５ 受光素子 ６ きょう体 １０ 投光ユニット １１ 受光ユニット １２ 角度設定軸 ２０ 検出対象物体 ２１ 光センサ ２２ 投光ビーム ２３ 反射光
Claims (9)
- 【請求項１】 発光素子で発生した光を検出対象物体に
向け送出し、それが前記検出対象物体で散乱または反射
した光を受光素子によって受光する光センサにおいて、 前記発光素子で発生した光を前記検出対象物体の位置に
集束する投光用レンズと、 前記検出対象物体から散乱または反射した光を集束する
受光用レンズと、 前記集束用レンズと受光素子の間の集束点に設けられ受
光用レンズの直径よりも十分小さい開口を有する遮光部
とを備え、 前記遮光部を通過した光を受光素子で検出することを特
徴とする光センサ。 - 【請求項２】 請求項１において、開口径を２ｗ、投光
ビームの中心波長をλ、受光レンズの開口数をＮとした
とき次の関係にあることを特徴とする光センサ。 ２ｗ＝１．７５λ／Ｎ - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、受光
素子は遮光部開口を介した光以外が到達しないように光
学的に密閉されていることを特徴とする光センサ。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３において、投光用
レンズと受光用レンズを一体に構成したことを特徴とす
る光センサ。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４において遮光部に
複数の開口を有することを特徴とする光センサ。 - 【請求項６】 請求項５において、受光素子が複数であ
ることを特徴とする光センサ。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６において、受光用
レンズを複数設けたことを特徴とする光センサ。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項７において、光源、
受光素子、投光用レンズ、受光用レンズの少なくとも一
つの取付角度を可変とすることを特徴とする光センサ。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８において、投光用
レンズおよび受光用レンズのうち少なくとも一方が透明
平板上に設けられた不等間隔回折格子からなることを特
徴とする光センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28922091A JPH0668755A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 光センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28922091A JPH0668755A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 光センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668755A true JPH0668755A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17740342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28922091A Withdrawn JPH0668755A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 光センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668755A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014097940A1 (ja) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 株式会社アルファ | フォトセンサ用レンズ |
| JP2016148657A (ja) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 台医光電科技股▲ふん▼有限公司 | 光学センサモジュール、光学センサアクセサリー、及び光学センサデバイス |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP28922091A patent/JPH0668755A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014097940A1 (ja) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 株式会社アルファ | フォトセンサ用レンズ |
| JP5978316B2 (ja) * | 2012-12-20 | 2016-08-24 | 株式会社アルファ | フォトセンサユニット |
| US9733122B2 (en) | 2012-12-20 | 2017-08-15 | Alpha Corporation | Photosensor lens including a purality of convex lens surfaces |
| JP2016148657A (ja) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 台医光電科技股▲ふん▼有限公司 | 光学センサモジュール、光学センサアクセサリー、及び光学センサデバイス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |