JPH0693521B2

JPH0693521B2 - 反射形光電センサ

Info

Publication number: JPH0693521B2
Application number: JP8931887A
Authority: JP
Inventors: 新中村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPS63254774A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、回帰反射板と偏光フィルタを用いる反射形
光電センサ（以下、スイッチともいう）に関する。

（ロ）従来の技術一般によく知られた回帰反射形光電スイッチは、投光部
と受光部を同一のケース内に収納し、投光部より出た光
を回帰反射板を介して受光部間で往復させ、その光が物
体によって遮断されることによって検出物体を検出す
る。この種の回帰反射形光電スイッチにおいて、検出物
体の表面の反射率が高く、金属光沢を有するいわゆる鏡
面反射物体の場合、回帰反射板による反射光と鏡面反射
物体による反射光との区別がつかず、誤動作を生じる。

ところで、回帰反射板に直線偏光を入射させると、反射
光は楕円偏光または円偏光となり、入射光と直交した偏
光成分が約半分反射してくる。一方、光沢のある物体に
よって反射して来る光は、もとのままの直線偏光であ
る。

上記の不具合を解消するために、この性質を利用し、投
光部と受光部の前面に、各々偏光面が直交するように配
置した偏光フィルタを設け、光沢性物体の反射光を受け
ない回帰反射形の光電スイッチも提案されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記偏光フィルタ付設の回帰反射形の光電スイッチを安
価に実現しようとすれば、偏光フィルタとして、すでに
一般市場に出回っている液晶表示器用のPVA（ポリビニ
ルアルコール）を用いた可視光偏光フィルタを採用すれ
ばよい。このPVA可視光偏光フィルタの波長一偏光度特
性は、第６図に示す通りである。この図より明らかなよ
うに、400〜800nmの波長領域でしか偏光フィルタとして
働かない。

一方、上記PVA可視光偏光フィルタと組合せ、光源とし
て使用する従来の赤色発光ダイオードは、第７図に示す
ように、チップ構造が下層より基板であるＰ−GaAs層71
の上に、Ｐ−GaAlAs層72、活性層GaAlAs73、ｎ−GaAlAs
層74及びｎ−GaAlAs層75と積層されて成るものである。
この赤色発光ダイオードは、発光特性を第８図に示すよ
うに、660nm付近で強い赤色発光を示すと同時にGaAlAs
層71への電流注入及びフォトルミネッセンスによって、
880nm付近の赤外光も発光している。この赤外光成分
は、PVA可視光偏光フィルタで全く偏光されないため鏡
面反射物体で反射した赤外光成分も、PVA可視光偏光フ
ィルタを通して受光されるため、なお誤動作を生じさせ
る問題があった。

この発明は上記に鑑み、PVA可視光偏光フィルタを用い
て安価に、しかも鏡面反射物体による反射でも、誤動作
の発生しない回帰反射形の光電スイッチを提供すること
を目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の反射形光電センサは、投光部と受光部を同一
ケース内に収納し、投光部より発せられた光を回帰反射
板を介して受光部との間で往復させ、受光部の受光状態
により検出信号を得る反射形光電センサであって、投光
部の投光素子としてGaAs基板のないGaAlAsヘテロ接合赤
色発光ダイオードを使用し、投光素子の前面に配置させ
る第１のPVA可視光偏光フィルタと、受光部の受光素子
の前面に配置され、第１のPVA可視光偏光フィルタに対
し直交した偏光方向を有する第２のPVA可視光偏光フィ
ルタとを特徴的に備えて構成されている。

この反射形光電センサでは、投光素子にGaAs基板のない
GaAlAsヘテロ接合赤色発光ダイオードを用いているの
で、発せられる光は可視光のみであるから、PVA可視光
偏光フィルタの偏光可能な波長領域なので、回帰反射板
と鏡面反射物体との区別をつけることができる。つま
り、投光素子を出た光は、第１のPVA可視光偏光フィル
タで一方向に偏光され、回帰反射板で楕円偏光となって
反射するので、この楕円偏光のうち第１のPVA可視光偏
光フィルタで偏光された方向とは直交する方向成分のみ
が第２のPVA可視光偏光フィルタを通過して、受光素子
に受光される。一方、第１のPVA可視光偏光フィルタを
出て鏡面物体で発射された光は、第１のPVA可視光偏光
フィルタで偏光された方向なので、第２のPVA可視光偏
光フィルタを通過せず、従って受光素子に受光されな
い。

（ホ）実施例」以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例を示す回帰反射形光電ス
イッチの断面図である。この反射形光電スイッチは、本
体ケース11内に、投光部の投光素子１及び受光部の受光
素子８がプリント基板10に一体に実装され、収納されて
いる。この投光素子１及び受光素子８は、階段的ラッパ
状の２個の凹部9a,9bを有するレンズ・素子ホルダ９
の、凹部9a,9bの底部に臨出するように配置されてい
る。レンズ・素子ホルダ９の先端には、それぞれ投光用
レンズ２及び受光用レンズ７が装着され、これらレンズ
２、７の外側には、PVAで構成される投光用偏光フィル
タ３及び受光用偏光フィルタ６が配置され、さらにこれ
ら偏光フィルタ３、６を覆いレンズカバー４が本体ケー
ス11に嵌合されている。レンズカバー４は、偏光フィル
タ３、６を外界から保護するための、複屈折性のない透
明板である。さらに、スイッチの本体ケース11の外部で
あり、レンズカバー４の前方に、回帰反射板５が設けら
れている。この回帰反射板５は、ガラスまたはプラスチ
ックで構成されたコーナーキューブの集合体である。こ
の回帰反射板５と本体ケース11間を検出物体が通過す
る。

投光素子１として、第２図に示す如きチップ構造の赤色
発光ダイオードが使用される。この赤色発光ダイオード
は、Ｐ−GaAlAs層22、活性層Ｐ−GaAlAs23、ｎ−GaAlAs
層24及びｎ−GaAlAs層25から成り、第７図に示すチップ
構造のものから、GaAs基板を研摩あるいはエッチング等
で除去したものであり、GaAs基板のないGaAlAsダブルヘ
テロ接合の赤色発光ダイオードである。この発光ダイオ
ードの発光スペクトルは、第４図に示すように、660nm
の付近の赤色光の発光のみである。

投光用偏光フィルタ３と受光用偏光フィルタ６は、波長
特性が第６図に示す可視光偏光フィルタであり、安価に
得られる。もっとも両偏光フィルタ３、６は、偏光方向
が互いに直交する方向に配置されている。

次に、この反射形光電スイッチの動作について説明す
る。

投光素子１が発光すると、投光素子１を出た赤色光ａ
は、ランダムな偏光方向を含んでおり、これが投光レン
ズ２によって、およそ平行光線ｂとなる。投光用偏光フ
ィルタ３と回帰反射板５の間に、物体が存在しない場合
は、投光用偏光フィルタ３を通過した光は、やがて回帰
反射板５で反射される。回帰反射板５で反射される場
合、直線偏光ｂは、楕円偏光ｃとなり、その中の約半分
（すなわち直線偏光ｂと直交した偏光成分）は、受光用
偏光フィルタ６を通過し、受光レンズ７によって集光さ
れ、受光素子８に受光される。

このような状態下において、今、遮光性の検出物体が偏
光フィルタ3,6と回帰反射板５間を横切って通過する
と、この検出物体によって光路が遮えぎられ、受光素子
８には光が入らず、これにより検出物体を検出すること
ができる。

検出物体が鏡面反射物体の場合は、直線偏光ｂが、鏡面
反射物体の表面で反射されても、偏光方向は変化しない
ので、反射光は投光用偏光フィルタ３と直交に配置され
た受光用偏光フィルタ６を全く通過することが出来ず、
受光素子８に、やはり光が入らず、これにより検出物体
を確実に検出することができる。

以上のように、この実施例反射形光電スイッチでは、投
光素子１は、600〜700nmの赤色光のみであり、赤外光等
は発光せず、また偏光フィルタ3,6は、上記赤色光を確
実に偏光するものであり、鏡面反射物体を含む検出物体
を確実に検出できる。

また、この実施例反射形光電スイッチで使用した赤色発
光ダイオード（第２図）は、GaAs基板による赤色光の吸
収がないので、第７図に示す赤色発光ダイオードの約２
倍の発光出力を有する。そのため、従来のものより長い
検出の距離で動作することができる。

また、他の実施例反射形光電スイッチとして、投光レン
ズ２及び受光レンズ７に、複屈折性のない物を使用すれ
ば、第５図に示すように、レンズカバーを省略したもの
が実現できる。この場合、投光用偏光フィルタ３及び受
光用偏光フィルタ６は、投光レンズ２及び受光レンズ７
の内側に配置する。この実施例反射形光電スイッチは、
レンズカバーが不要なので、小型化に有効である。

さらにまた、上記各実施例反射形光電スイッチにおい
て、第２図に示す赤色発光ダイオードに代えて、第３図
に示す赤色発光ダイオードを用いてもよい。この赤色発
光ダイオードは、GaAs基板が無い点で第２図のものと同
様であり、発光スペクトルも同じであるが、ｎ−GaAlAs
層が１個のシングルヘテロ接合赤色発光ダイオードであ
る。製作時に、チップの結晶成長過程が１回少なくて済
むので、その分安価となるが、逆に発光出力は、ダブル
ヘテロ接合に比べ約1/2となり、検出距離は短くなる。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、鏡面反射物体でも誤動作なく検出す
るためのフィルタとしてPVA可視光偏光フィルタを用い
ており、このPVA可視光偏光フィルタは、安価に入手で
きるので、反射形光電スイッチ全体を安価に製作でき
る。また、PVA可視光偏光フィルタに組合せてGaAs基板
のないGaAlAsヘテロ接合赤色発光ダイオードを用いてい
るので、投光部から赤外光が発光されることがなく、し
たがって安価なPVA可視光偏光フィルタを用いても、鏡
面反射物体で誤動作することがない。つまり、S/N比が
高い。

さらに、赤色光の吸収が少なく、長い検出距離を取るこ
とが出来る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す反射形光電スイッ
チの断面図、第２図は、同実施例反射形光電スイッチに
使用される赤色発光ダイオードのチップ構造を示す図、
第３図は、同じく使用される他の赤色発光ダイオードの
チップ構造を示す図、第４図は、第２図に示す赤色発光
ダイオードの発光スペクトルを示す図、第５図は他の実
施例反射形光電スイッチの本体部の断面図、第６図は実
施例反射形光電スイッチに使用されるPVA可視光偏光フ
ィルタの波長−透過率特性を示す図、第７図は、従来使
用されている赤色発光ダイオードのチップ構造を示す
図、第８図は同赤色発光ダイオードの発光スペクトルを
示す図である。 1:投光素子,3:投光用偏光フィルタ， 5:回帰反射板,6:受光用偏光フィルタ， 8:受光素子,11:本体ケース。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光部と受光部を同一ケース内に収納し、
前記投光部より発せられた光を回帰反射板を介して前記
受光部との間で往復させ、受光部の受光状態により検出
信号を得る反射形光電センサであって、前記投光部の投光素子としてGaAs基板のないGaAlAsヘテ
ロ接合赤色発光ダイオードを使用し、前記投光素子の前
面に配置させる第１のPVA可視光偏光フィルタと、前記
受光部の受光素子の前面に配置され、前記第１のPVA可
視光偏光フィルタに対し直交した偏光方向を有する第２
のPVA可視光偏光フィルタとを備えたことを特徴とする
反射形光電センサ。