JPH10256607A - 投光装置及びそれを用いた光走査式センサならびに車両分離器 - Google Patents
投光装置及びそれを用いた光走査式センサならびに車両分離器Info
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- JPH10256607A JPH10256607A JP9057528A JP5752897A JPH10256607A JP H10256607 A JPH10256607 A JP H10256607A JP 9057528 A JP9057528 A JP 9057528A JP 5752897 A JP5752897 A JP 5752897A JP H10256607 A JPH10256607 A JP H10256607A
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Abstract
ット光を発生することで最小検出物体を小さくし、これ
によって誤検知をなくすとともに、光走査を行う場合の
走査位置が発光素子のモールド実装誤差に影響されない
ようにする。 【解決手段】 投光装置4は、発光ダイオード等の発光
素子101と、この発光素子101から出射される光を集
光する投光レンズ12とを備えており、発光素子101
の半導体チップ30に近接して、この半導体チップ30
の側面から出た光が投光レンズ12側に向けて出射され
ないように制限する光制限手段としてのスリット36が
設けられている。
Description
て微小物体を検出するのに適した投光装置、及びこの投
光装置を用いて光ビームを走査しつつ投受光して広範囲
にわたって物質を検出する光走査式センサ、ならびにこ
の光走査式センサを用いて駐車場や料金所などに出入り
する車両の有無や台数などを検知するために使用される
車両分離器に関する。
車両の有無や台数などを検知するために使用される車両
分離器には、従来、図10および図11に示す構成のも
のが提供されている。
て車両zを検知するものであって、この車両分離器は、
光走査式センサ1と回帰反射板2とを備え、両者1,2
が道路dを挟んで対向配置されている。
投光手段4と、この投光手段4からの光ビームを回帰反
射板bに向けて走査する光走査手段6と、この光走査手
段6で走査しつつ出射された光ビームの反射光を受光す
る受光手段8とを備え、投光手段4と受光手段8とが互
いに近接して並列配置されている。
の発光素子10と、この発光素子10からの光を集光し
てできる限り平行な光ビームにするための投光レンズ1
2とからなる。
光ビームを反射するガルバノミラー14と、このミラー
14を一定速度で揺動させる駆動機構16とで構成され
る。
両zからの反射光を集光する受光レンズ18と、この受
光レンズ18で集光された光を受光して電気信号に変換
するPD(フォトダイオード)等の受光素子20とからな
る。
査式センサ1による光ビームの走査方向に沿って縦列配
置することにより、光走査式センサ1からの光ビームが
正反射を起こすように構成されている。
4の発光素子10がパルス発光され、この光が投光レン
ズ12を介して光ビームとして出射され、この光ビーム
がガルバノミラー14で反射されて回帰反射板2に向け
て出射される。この場合、ガルバノミラー14は、常
時、一定速度でもって揺動されているので、ガルバノミ
ラー14で反射される光ビームは、道路3を略直角に横
切る状態で扇状に走査される。
合には、光走査式センサ1から出射された各光ビーム
は、回帰反射板2でそのまま反射され、その反射光が光
走査式センサ1の受光手段8に入射され、その受光レン
ズ18によって集光された後、受光素子20で受光され
て電気信号に変換される。
は、光走査式センサ1から出射される光ビームは、光走
査の途中で車両zによって遮光されて回帰反射板2に照
射されなくなるので、受光手段8で受光される光強度
は、車両zが存在しない場合よりも弱くなる。このた
め、図外の判定回路によってその受光量を予め設定され
た閾値と比較することで、車両zの有無が判定される。
0に示すように、検知対象となる車両zが、たとえばけ
ん引車のような場合には、けん引駆動車z1とけん引台車
z2との間がけん引棒z3で連結されている。そして、この
ようなけん引車zは、駐車や料金の支払い等では、通
常、全体で一台分の車両として取り扱われる。
を行うためには、けん引駆動車z1とけん引台車z2とを連
結するけん引棒z3の有無を検出することが必要となる。
査式センサ1などに使用される発光素子10として、従
来、図12に示すような構成のLED(発光ダイオード)
がある。
30と、このチップ30に電気的に接続される一対のリ
ードフレーム32の各端部とがモールド樹脂34によっ
てモールドされてパッケージ化されている。
場合、その光は、半導体チップ30のワイヤボンディン
グ側の前面(図12(b)の下方側)からだけでなく、側面
(図12(b)の左右側)からも発光する。そして、この側
面からの光は、リードフレーム32で反射され、その反
射光が投光レンズ12側に向けて出射される。
0の前面から直接に出射される光を実線で、リードフレ
ーム32で反射された反射光を破線で示している。な
お、図13ではガルバノミラーは省略されている。
の一方の焦点距離f1は、LED10の半導体チップ30
に設定されているので、半導体チップ30の前面から直
接に出射される光のみならず、リードフレーム32で反
射された反射光も、投光レンズ12を通過して、回帰反
射板2に向けて出射される。
だけ離れたところにたとえばスクリーンsを置いた場合
の光の強度分布は、図14に示すようになる。
は、半導体チップ30の前面から直接に出射された光に
基づく直径wの像の周りに、リードフレーム32からの
反射光の影響を受けた幅Δwの像ができる。
に直径wの大きさの物体を配置した場合でも、その両側
の幅Δwの光は、物体に遮られることなく回帰反射板2
に照射された後、ここで反射された光が受光手段8で受
光されることになるから、その幅wの大きさの物体を検
出することができない。
さの物体を配置した場合のみ、全ての光がこの物体で遮
られて回帰反射板2に照射されなくなるため、その物体
を検出することができる。
ム32からの反射光の影響を除くための対策が何ら講じ
られておらず、そのため、最小検出物体が大きくなって
いた。
発光素子10を備えた投光手段4を前記の車両分離器に
使用した場合には、車体の形状の大きなけん引駆動車z1
やけん引台車z2を検出することができても、けん引棒z3
のように細長い形状のものでは、これを十分に検知する
ことができず、本来は、全体で車両の一台分と見なすべ
きものが、車両が2台z1,z2分あると誤って判定されて
しまうといった不都合が生じる。
とリードフレーム32とをモールド樹脂34でパッケー
ジにする際、これらの部品30,32が所期の実装位置
からずれることがある。このような実装誤差があるとき
に、発光素子10に対する投光レンズ12の位置合わせ
を、モールド樹脂34やリードフレーム32の位置を基
準にして行った場合には、投光レンズ12と半導体チッ
プ30との光軸がずれるために、結果的に光走査位置が
ずれてしまうといった不都合も生じる。
してなされたもので、不要な広がりのないスポット光を
発生することができるようにして、最小検出物体を小さ
くし、誤検知をなくすとともに、光走査を行う場合の走
査位置が発光素子のモールド実装誤差に影響されないよ
うにすることを課題とする。
解決するため、次の構成を採用している。
ダイオード等の発光素子と、この発光素子から出射され
る光を集光する投光レンズとを備えた投光装置におい
て、発光素子の半導体チップに近接して、この半導体チ
ップの側面から出た光が、前記投光レンズ側に向けて出
射されないように制限する光制限手段が設けられてい
る。
ように、発光素子のリードフレームからの反射光を遮光
するスリットで構成したり、請求項4記載のように、半
導体チップの周りのリードフレーム上に遮光膜を形成し
たり、請求項5記載のように、半導体チップの周りのリ
ードフレームが傾斜面をもつように形成したりすること
ができる。
は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の投光装
置と、この投光装置から出射される光ビームを走査する
光走査手段と、この光走査手段で走査される光ビームの
反射光を受光する受光手段とを備えている。
求項6記載の構成において、光制限手段が、前記光走査
手段による光ビームの走査方向に対してのみ光の出射を
制限するように構成されている。
請求項6または請求項7記載の光走査式センサと回帰反
射板とが道路を隔てて対向配置されて構成されている。
走査式センサの部分を示す構成図であり、図11ないし
図13に対応する部分には同一の符号を付す。
手段(投光装置)4、光走査手段6、および受光手段(図
示省略)を備える。
01と、投光レンズ12とからなる。また、光走査手段
6は、ガルバノミラー14と、このミラー14を一定速
度で揺動させる駆動機構16とからなる。
と同様である。また、光走査手段6は、ガルバノミラー
14を備えた構成となっているが、ポリゴンミラー(多
面回転鏡)で構成することも可能である。
するLED101の構成にある。
すように、発光用の半導体チップ30と、このチップ3
0に電気的に接続される一対のリードフレーム32の各
端部とがモールド樹脂34によってモールドされてパッ
ケージ化されている点は従来の場合と同じであるが、さ
らに、この実施形態では、半導体チップ30に対向する
側のモールド樹脂34の表面に光制限手段としてのスリ
ット36が設けられている。
7は、光走査手段6による光ビームの走査方向に平行な
方向に対してのみ光の出射方向を制限するように長方形
となっている。つまり、ガルバノミラー14によって光
ビームが上下方向に走査される場合には、長方形のスリ
ット孔37の短辺側を光ビームの走査方向に一致させて
いる。
合、その光は、半導体チップ30のワイヤボンディング
側の前面(図2の右側)からだけでなく、側面からも発光
する。そして、この側面からの光は、リードフレーム3
2で反射されるが、その反射光の内、スリット孔37の
短辺側については、図2の破線で示すように、スリット
36によって遮光されるために、投光レンズ12側に向
けて出射されることはない。これに対して、スリット孔
37の長辺側については、リードフレーム32からの反
射光も投光レンズ12側に向けてそのまま出射される。
ガルバノミラー14で反射されて得られるスポット光p
は、光走査方向に平行な長さbは短く、これに直交する
方向の長さaは長くなる。つまり、光走査方向に関して
はスポット光pの幅bが小さいから最小検出物体を小さく
できる。一方、光走査方向に直交する方向に関しては、
十分大きな幅aをもっていてスポット光pの全体の面積は
大きくなるから、雨、雪、埃などの影響を受け難く、こ
のような雨等による誤検知を回避することができる。
ム32とをモールド樹脂34でパッケージにする際、こ
れらの部品30,32が所期の実装位置からずれること
があるが、LED101と投光レンズ12との位置合わ
せを、スリット36のスリット孔37の位置を基準にし
て行えば両者101,12の光軸がずれることがないの
で、従来のように光走査位置がずれるといった不都合は
生じない。
走査式センサ1を用いて車両分離器を構成し、これを有
料道路や駐車場の料金所の近くに設置した状態を示す斜
視図である。
帰反射板2とが道路3を隔てて対向配置されている。
1から出射される光ビームの形状は、光走査方向である
路面に垂直な方向は短く、これに直交する車両走行方向
では長くなる。
さいが、光走査式センサ1は、光走査方向に関しては、
物体が小さくても十分な検出能力があるから、細長い形
状をしたけん引棒z3でも、これを十分に検知することが
できる。したがって、従来のように、本来は、全体で車
両の一台分と見なすべきものが、車両が2台z1,z2分あ
ると誤って判定されてしまうといった誤検知を生じるこ
とがない。
ームが遮光されて誤検知する確率も少ない。
インのローラコンベア40上に設置した状態を示す斜視
図である。
は、最小検出物体が小さいので、コンベア40上を流れ
る物体の大きさがまちまちであっても、全ての物体を確
実に検出することができる。
36のスリット孔37の形状は、長方形のものとした
が、これに限定されるものではなく、必要に応じて正方
形、円形、楕円形などであってもよい。
て、次の構成のものを使用することもできる。
チップ30をモールドするモールド樹脂34内にスリッ
ト37が埋設されている。また、図6に示すLED10
3は、モールド樹脂を使用せずに回路基板42上に直接
に半導体チップ30が取り付けられるとともに、その半
導体チップ30の周りにスリット37が配置されてい
る。
2に示した実施形態の場合よりもLED102,103か
らの出射光の投光レンズ12への結合効率が高くなるの
で、投光レンズ12からの出射光量が多くなる。
トを設ける代わりに、モールド樹脂34内に埋設されて
いる半導体チップ30の周りのリードフレーム32が傾
斜面33をもつように形成することで光制限手段が構成
されている。また、図8に示すLED105は、モール
ド樹脂を使用せず、またスリットを設ける代わりに、回
路基板42上に直接に半導体チップ30が取り付けられ
るとともに、その半導体チップ30の周りの回路基板4
2が傾斜面43をもつように形成することで光制限手段
が構成されている。
2に示した実施形態の場合よりもスリットを設けない分
だけ構成が簡単になる。
チップ30の周りのリードフレーム32上に黒色の遮光
膜39が形成されて光制限手段が構成されている。
ームの形状、加工の手間が必要でなく、容易に製作する
ことができる。
素子がLEDの場合であるが、レーザダイオードのよう
な発光素子の場合にも本発明を適用することが可能であ
る。
な広がりのないスポット光を発生できるので、最小検出
物体を小さくできて誤検知をなくすことが可能となる。
項1の効果に加えて、投光レンズとの位置合わせを、ス
リットのスリット孔の位置を基準にして行えば発光素子
との光軸がずれることがないので、光走査を行うような
場合でも、走査位置が発光素子のモールド実装誤差に影
響されることがない。
モールド樹脂内に埋設しておけば、発光素子からの出射
光の投光レンズへの結合効率が高くなって出射光量が多
くなる利点がある。
ットやリードフレームの形状、加工の手間が必要でな
く、製作が容易になる。
ットを設ける必要がない分だけ構成が簡単になる。
な広がりのないスポット光の遮光を検出できるので、最
小検出物体を小さくすることができ、誤検知(検知漏れ)
をなくすことができる。
雪、埃などの影響を受けて光ビームが遮光されて誤検知
するといった不都合を確実に回避することができる。
器では、光走査方向に関しては、物体が小さくても十分
な検出能力があるから、けん引車の細長い形状をしたけ
ん引棒を十分に検知することができる。したがって、け
ん引車を確実に検出することができる。
図である。
構成するLEDの断面図である。
器を道路へ設置した状態を示す斜視図である。
上に設置した状態を示す斜視図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す斜視図である。
と回帰反射板による光ビームの投受光の状態を示す説明
図である。
ので、同図(a)は平面図、同図(b)は断面図である。
係を示す説明図である。
強度分布を示す図である。
投光手段(投光装置)、6…光走査手段、8…受光手段、
101〜106,…発光素子(LED)、12…投光レン
ズ、14…ガルバノミラー、16…駆動機構、30…半
導体チップ、32…リードフレーム、33…傾斜面、3
4…モールド樹脂、36…スリット、37…スリット
孔、42…回路基板、43…傾斜面、z…けん引車。
Claims (8)
- 【請求項1】 発光ダイオード等の発光素子と、この発
光素子から出射される光を集光する投光レンズとを備え
た投光装置において、 前記発光素子の半導体チップに近接して、この半導体チ
ップの側面から出た光が、前記投光レンズ側に向けて出
射されないように制限する光制限手段が設けられている
ことを特徴とする投光装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の投光装置において、 光制限手段は、発光素子のリードフレームからの反射光
を遮光するスリットで構成されていることを特徴とする
投光装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の投光装置において、 前記スリットは、半導体チップをモールドするモールド
樹脂内に埋設されて構成されていることを特徴とする投
光装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の投光装置において、 光制限手段は、半導体チップの周りのリードフレーム上
に遮光膜が形成されて構成されていることを特徴とする
投光装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の投光装置において、 光制限手段は、半導体チップの周りのリードフレームが
傾斜面をもつように形成されて構成されていることを特
徴とする投光装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
載の投光装置と、この投光装置から出射される光ビーム
を走査する光走査手段と、この光走査手段で走査される
光ビームの反射光を受光する受光手段とを備えているこ
とを特徴とする光走査式センサ。 - 【請求項7】 請求項6記載の光走査式センサにおい
て、 前記光制限手段は、前記光走査手段による光ビームの走
査方向に対してのみ光の出射を制限するように構成され
ていることを特徴とする光走査式センサ。 - 【請求項8】 請求項6または請求項7記載の光走査式
センサと回帰反射板とが道路を隔てて対向配置されてな
ることを特徴とする車両分離器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05752897A JP3774021B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 車両分離器 |
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Publications (2)
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JPH10256607A true JPH10256607A (ja) | 1998-09-25 |
JP3774021B2 JP3774021B2 (ja) | 2006-05-10 |
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JP (1) | JP3774021B2 (ja) |
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1997
- 1997-03-12 JP JP05752897A patent/JP3774021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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