JPH0328789A

JPH0328789A - 光電センサ

Info

Publication number: JPH0328789A
Application number: JP1163447A
Authority: JP
Inventors: Masami Yamakawa; 山川　正己
Original assignee: I SENSU KK
Current assignee: I SENSU KK
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-06
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2854605B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、集光光学系と光電変換素子を具えた光電セ
ンサに関するものてある。

［従来の技術］光電センサは、無接触て人や物体を検知できるところか
ら、各種機械の自動化、コンベアラインによる搬送物体
の検知、自動ドア等における大の接近の検出などに用い
られている。

そして、このような光電センサの投光器、受光器は、い
ずれも箱形のケースの壁に円形の孔を穿かって凸レンズ
を固着し、その焦点に発光タイオートなどの発光素子、
又はフォトトランジスタなどの受光素子による光電素子
を設け、凸レンズから光電素子に至る光の経路を妨げな
いように点灯駆動回路、又は信号増幅回路、および動作
表示燈、可変抵抗器などの部品をケースの内壁面に固着
して各部品間を電気的に接続し、入力端子と出力端子に
電線コードを接続してケース外に導出し、蓋を閉した構
造になっている。

第１３図は、このような従来の光電センサを示す図で、図において、Ａは、ケーシングＢの前面に設けた集光用
の凸レンズ、６ｌは凸レンズＡの集光点位置に設置され
た光電変換素子、６２は配線基板、６３は配線基板６２
上に配設される各種電子部品、６４は動作表示燈てある
。

なお、６５はケーシングＢの裏パネル、Ｃは動作表示燈
と配線基板６２との配線である。そして、機械その他へ
の取付＋−＋にはフラケッｌ−などを使用してネジ等て
固定するようにしている。

し発明か解決しようとする問題点］近時、光電センサはユーサより小型化の要請か高まり年
々小型化して来ているか、構造上小型化を妨げる二つの
問題点か存在している。

第１の問題点は、光電センサのケースの内壁に部品を取
り付けるにはケースの内部にトライハ、ピンセット、ハ
ンタごて等の工具を神し込んて作業を行なわなければな
らず、ケースか小さくなれはなるほど作業かやりづらく
なることである。

このように光電センサの小型化と組立作業の能率化とは
互いに矛盾することとなる。

第２の問題点は、集光光学系に凸レンズを用いているた
め、光゛？Ｋ変換素子に至る光の経路に円錐状をしたｊ
Ｔ’｝成り大きい空間を必要とすることてある。つまり
、光電センサの性能を良くするにはレンズの１１径を大
きくして入光量を増加させ、レンズの焦点距離も適当に
長くして外乱光の影ｇな少なくすることか望ましい。

したかって、大きな口径と長い焦点距離のレンズか求め
られるのて大きな円錐状空間を必要とするわけてある。

このように、光電センサの小型化と光学特性のＩムＪ」
二とは互いに矛Ｊ＋５することとなる。

さらに従来の光電センサの欠点の一つに取扱いか不便な
点か挙げられる。すなわち、形状か大きく機械等へ取付
けても場所をとるため、人や物に触れやず〈光軸かすれ
て誤動作の原因となる。

また、ごみや油などが４４着しても清掃かしにくい難点
かある。

また、近時例えば、インバータモータ起動時のマクネッ
トスイッチ開閉等により発生する外部からの電磁輻射ノ
イズの影響による誤動作を防止するため、光電変換素子
自体に、金属蒸着メッキを施しているか、光の透過率か
減殺されるという欠点かある。

この発明は上述の問題点に鑑みてなされたものて、前述
の問題点を解決して組立作業性、光学特性がよく、しか
も、外剖からの電磁輻射ノイスの影響を受り難い、小型
で取扱いやずい光電センサを提供することを目的とする
ものてある。

し問題点を解決するための手段］この出願に係る光電センサは、透明体一（形底され、１１１』面（対物面）は円形１１
面をなし後面（対回路ブロック面）は円形凸状面をなし
て断面ほぼ半月形状をなす光学体と、この光学体の後面
に配設される回路フロ・ンクとこれら光学体およひ回路
ブロックを収納し一方を開目する筒体状のケーシングと
、このケーシング開口部に嵌合する透明ブロテクターとケーシングの円形外周面に虫累合するロツクナ・ントと
からなり、前記光学体の前面中央には、前記前面の約３分の１程度
の直径を有する第１凹部を形成し光学体の前記後面側の
中央にはの前記第１凹部に対向し、かつ第１凹郁よりや
や小さい直径の凸状底面又はフレネル底面を有する第２
凹部９を形成して光電素子に対向する集光レンズとするととも
に、前記第１凹部における凹球状底面を真空蒸着メッキ手段
により鏡面となして第２反射部を形成し、光学体の前記後面の第２凹部を除いた部分を真空蒸着メ
ッキ手段により鏡面となして第１反射部を形成し、さら
に、光学体後面の周縁にはスカート部を、また、第１反
射部の適宜箇所には、動作表示燈の光束を光学体前面側
に透過するための表示燈集光レンズ部を形成するととも
に、前記回路ブロックは、前面に光電変換素子および動
作表示燈を具え、前後両面には電子部品を搭載しその終
端か前記スカート部端面に当接する円形回路基板で構成
されている。

さらに、この出願に係る他の光電センサは、透明体で形
成され、前面（対物面）は円形平面をなし後面（対回路
ブロック面）は円形凸状面をなして断面ほぼ半月形状を
なす光学体と、この光学体の後面に配設される回路ブロ
ック１０これら光学体および回路ブロックを収納し一方を開口す
る筒体状の金属ケーシングと、このケーシング開口部に
嵌合する透明プロテクターとからなり、前記光学体の前
面中央には、前記前面の約３分の１程度の直径を有する
第１凹部を形成し、光学体の前記後面側の中央にはの前
記第１凹部に対向し、かつ第１凹部よりやや小さい直径
の凸状底面又はフレネル底而を有する第２凹部を形成し
て光電素子に対向する集光レンズとする一方、前記第１凹部における凹球状底面を真空蒸着メッキ手段
により鏡面となして第２反射部を形成し、光学体の前記後面の第２凹部な除いた部分を真空蒸着メ
ッキ手段により鏡面となして第１反射部を形成し、さら
に、光学体後面の周縁にはスカート部を、また、第１反
射部の適宜箇所には、動作表示燈の光束を光学体前面側
に透過するための表示燈集光レンズ部を形成するととも
１１に、前記回路ブロックは、前面に光電変換素子および動作表
示燈を具え、前後両面には電子部品を搭載しその周端か
前記スカート部端面に当接する円形回路基板で構威され
ており、さらに、前記第１凹部および第２凹部には、外
部からの電磁輻射ノイズを遮断するための第１遮蔽体お
よび第２遮蔽体をそれぞれ設けるとともに、これらを、
それぞれ電源のクランド側端子に接続してある。第１遮
蔽体は、前記第１凹部の開口部に嵌合する円形金属板で
形成し、第２遮蔽体は、前記第２凹部に嵌合する金属筒
体で形或されている。

［作　用］透明プロテクタを通して入射した赤外光又は赤色光など
の信号光は、光学体の第１反射部で第１回目の反射がな
され、第２反射部に至り第２回目の反射かなされ集光レ
ンズを通り、集光レンズの焦点に位置する光電変換素子
によって受光される。

１　２光電変換素子によって受光された信号光は、電気信号に
変換されて出力される。

そして、入射する信号光の光量の変化は直ちに電気信号
として捉えられるので、光電センサの前方の光路にある
ものを正確に検知することかてきる。以上、受光器の場
合について光の通過経路を説明したが、投光器の場合は
、この逆となる。

そして、光学体は、複数の反射部を有することにより光
電センサに入射してから光電変換素子における焦点まで
の光経路を、いわば折畳んた状態て薄板状の光学体中に
収納することができ、全体としてコンパクトな光電セン
サを得ることかできる。

また、金属製のケーシングおよび遮蔽体を具えた場合は
、特に外部からの電磁輻射ノイズによる検知機能への悪
影響か多い環境において右効である。

［実施例］図面にもとづいてこの発明の実施例を説明する。第１図
ないし第４図は、この出願の請求項ｌ１　３項ないし３項に係る発明の一実施例を示す図てある。

第１図は光電センサの縦断面図、第２図は同正面図、第
３図は同側面図、また、第４図は光学体の説明図て、同
図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正而図、同図（ｃ）は
（ｂ）図におけるｃ−ｃ線断面図、同図（ｄ）は背面図
てある。

図において、ｌは透明樹脂材て形或される光学体、２は
樹脂材て形或されるケーシングてで一方か開口するする
筒体をなし、外周面にはネジ部２ａか、また、外周の対
物側の端部には環状のストッパー２ｂかケーシングと一
体に形成されている。そして、このストッパー２ｂは後
述の透明プロテクタの係合爪を嵌合するための溝を内周
面に具えている。

３はケーシング２の開口部に嵌合装着される円板状のブ
ロテクタで、透明樹脂材で形成されており、端縁には係
合爪３ａを有しストッパー２ｂの前記溝に嵌合するよう
になっている。

４は、ケーシング２内て光学体ｌの後面に対向１　４するように設置された回路基板で、光学体１に対向する
而に光電変換素子４ａおよび作動表示燈４ｂを、また、
裏面には電子部品４ｃをそれそれ拓載しており、これら
回路基板４、光′屯変換素了４ａおよひ作動表示燈４ｂ
により回路ブロックか構成されている。

５は、回路ブロックの防水、防振、防湿対策として回路
基板４とケーシング２の底面との間に注入されたエボキ
シ等の樹脂材てある。

６は、ネジ部２ａに螺合するロックナットでワッシャ７
を介してストッパー２ｂとの間て被取イ・１バネル８を
固定保持するようになっ′Ｃいる。９はブロデクタ３と
ケーシング２との間に嵌挿される環状のゴムパッキン、
１０は、［（Ｉ１路基板４に接続ざれる入出力用のリー
ト線である。

次に第４図にしたかって光学休１の横成を説明する。

第４図（ａ）　，　（＋１）　．　（ｃ）　，　（ｄ）
はそれそれ光学体の側面図、正而図、縦断面図、背面図
゛Ｃある。

Ｋｌにおいて、１は透明拘脂材で一体に形成した１　５光電センサ用の光学体て直径２０ｍｍの断面半月形状を
なしている。２１は前面すなわち光学体１の検出対象物
体に対向する幻物面で、円形ｖ面に形或されている。（
直径１８ｍｍ）なお、この光学体ｌはｌｍ前後より近い位置の物体検知
に使用する場合には、前記対物面は、り）るやかな凸面
に形成するのか良い。

３ｌは後面、すなわち光電変換素子に対する面である対
回路ブロック面て、直径１８ｍｍの円形商状（Ｒ＝　１
　３．４ｍｍて非球面）に形成されている。

第４図（ｂ）および（Ｃ）に示すように前面（対物面）
２］の中央部分には、前記前而（対物面）２１の３分の
１強の直径（７ｍｍ）の門球状底面（Ｒ＝７．７ｍｍで
非球而）をイｊする第１凹部４１か形成されている。こ
の第１門部４ｌの凹球状底面には真空蒸着メッキにより
鏡面か形成され第２反射部４　］．　ａを構成している
。　５１は、前記後面３１（対回路ブロック面）の中央
部に第１凹部４１と対向して形成された第２凹部て、そ
の底而１６部は，前記第１門部４１の凹状底面よりやや小さい直径
（１．５：　Ｈの凸状底面（Ｒ＝８．５ｍｍで球面）に
形成され、集光レンズ部５１ａを構成している。

そして、この第２凹部５１にはト１１路フロソク４の光
電変換素子４ａか対向叉は嵌合する。１ａは、後面３Ｊ
の端縁全周にわたって形成されたスカート部（高さ約３
ｍｍ）、１１）は，動作表示短４ｂの光束を円形列物面
方間すなわち前面２ｌを通過して放用するために後面３
１において動作表示燈４ｂと対向する位置にに形或した
動作表示燈集光レンズ部としての凸部である。なお、こ
の＋．！Ｉ＋部１ｂの表面は凸面、あるいはフレネル面
に形成ずれは照剖光は平行光となり、遠距離からの視認
か容易となる。

また，ｌｃは後面３】の凸球状面（第２凹部５１の部分
を除く）に真空革着メッキ等の−ｆ段により形成した鏡
面により構或される第１反射部である。

なお、光学体１以外の各構威部品は、光学体１の」一記
寸法に合せた」法て形成され、この実施例（第８図）に
おいて、光電センサの外径は２０ｍｍ．ＪＦｉｌ：みは
約１４ｍｍとなっている。

次に、この実施例の作用を説明する。

プロテクタ３を通し゛Ｃ光学体ｌの前面２１側より入射
する信号光は、第１反射部１ｃにおいて反射されて第２
反射部４１ａに至り、２回目の反射により集光レンズ部
５ｌを通過して光電変換素子４ａの位置に集光され電気
信号に変換されて出力される。

そして、入用光量の変化はｒｔｔちに電気信号として捉
えられるのて、センサ前面、すなわちブロテクタ３又は
光学体１の前面２１力向への光路にあるものを正確に検
知てきる。光学体１は、第１反射部、第２反用部を有す
ることにより、第１３図の従来例に示すようなレンズＡ
の円形対物面から光電変換素子６ｌにおける魚点まての
光経路をいわは折畳んた状態で薄板状の光学体１中に収
納することかてきる。動作表示燈４ｂとしての発光タイ
オートからの光は表扇燈集光レンズ部とじての凸部１ｂ
を介して光学体１の前面２１方向に放射される。

また、外部からの電磁輻射ノイズは、第１反射部１ｃお
よび第２反射部４１ａに形成された金属被膜により、大
郡分が遮蔽されて回路基板４における電子部品４ｃの正
確な動作を確保する。このようにして、第１反射部１ｃ
および第２反射部４１ａは電磁輻射ノイズの遮蔽機能を
併せ有している。なお、金属被膜は電源のクラント側に
電気的に接続されているか、図示は省略する。

次に第５図ないし第７図にもとづいて請求範囲第４項に
係る発明の実施例を説明する。

前述の実施例と同一箇所には同一符号を付し重複説明は
省略する。

第５図は，光電センサの縦断面図、第６図は正面図、第
７図は側面図である。

この実施例ては、ケーシング２とブロテクタ３の構成か
若干異なるのみて他は前述の実施例と全く同一である。

すなわち、この実施例において、ケーシング２１　９の全側周面にネジ部２ａか形成されており前述の実施例
におけるストッパー２ｂは具えていない。

一方、プロテクタ３は、浅い筒体形状をなし底面部分か
光学体ｌの前面２１に対向しており、その周壁のないそ
くには前記ネジ部２ａ（外ネジ）に螺合するための内ネ
ジか形成されている。被取付バネル８は、プロテクタ３
の周壁端とロックナット６との間にワッシャ７を介して
扶持されるようになっているので、ブロテクタ３の周壁
端かストッパー部を構成していると言うことかできる。

この実施例の作用効果は、前述の第１実施例と同様であ
るが、この実施例にあってはケーシング２に対するプロ
テクタ３の組付けか前述の実施例より容易となる。

次に第８図ないし第１２図にもとすいて請求項５ないし
８項に係る発明の実施例を説明する。

第８図はこの実施例に係る光電センサの縦断面図、第９
図は同正面図、第１０図は同側面図、第１１図は同背面
図、第１２図は遮蔽体の説明図である。なお、前述の実
施例と同一箇所には同一符２　０号を付し重複説明は省略する。

図において、２は一方を開口する筒体状のケシンクて金
属材により形成されている。３は可視光をカットする透
明材によるプロテクタて、光学体１の凸部１ｂｅ対向す
る位置には表示光透光部３ｂか嵌め込まれている。

４ｌｂは光学体ｌの第１凹部４１の開口端に嵌合された
第１遮蔽体、５ｌｂは同しく光学体ｌの第２凹部に嵌挿
された第２遮蔽体てそれそれ金属材て形或されている。

第１２図に示めずように第１遮蔽体４ｌｂは円板形状、
第２遮蔽体５ｌｂは筒体形状をなし筒体内部には透孔５
１Ｃ１を有する帰属遮蔽板５１ｃを具えている。この透
孔５ｌｃｌは、光の通路となるものである。この他の構
或は前述の実施例と異なるところはない。

この実施例において回路ブロックは金属ケーシング２に
よって背面および側面方向からの電磁輻射ノイズに対し
てシールトされ、また前方に対しては第１遮蔽体４ｌｂ
が、斜前方に対しては第２遮蔽体５ｌｂかそれぞれ電磁
輻射ノイズを有効に２１遮断する。したかって、この実施例に係る光電センサは
、電磁輻射ノイズが充満している工場等で使用されてい
る各種機器への組込み用に適している。

［発明の効果］以上述へたように、この出願に係る光電センサは、従来
のようにケースの狭い内部に工具を挿し込んて組立作業
を行なうなどの煩雑な手作業か全く無くなり、自動部品
搭載機や自動組立機などによる大量生産の工程にのせる
ことができ、大幅なコストタウンが可能となる。

また、断面半月状の光学体によって光の経路に必要な円
錐状の空間を折畳むようにして自らの内部に包含してい
るのて、形状が極めて薄型、小型化されている。（例え
ば、従来技術にくらべ、厚みて約３分の１以下となる。

）したかって、工場、事務所、店舗、家庭などに設置する
とき、壁表面その他に直接取付けても美観を損なわず取
付作業も簡単である。

また、投光器、受光器として、いずれも小型な２　２から光学系の１１径か大きく、かつ、焦点距ｆ４も長い
ので受光器の大光量か増大して感度か向上し、外乱光の
影響も少なく、この相乗効果により透過型の場合は投光
器と受光器との対向距離か著しく長くなり、同様に反射
型の場合は、光電センサと対魚物体との検ｊＹＸ間隔距
離か非常に長くなり、対象物の検出範囲か広くなる。

ざらにまた、この発明に係る光電センサは、外部からの
電磁輻射ノイズを有効に遮断し正確な物体検知をなすこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、この出願の請求項エないし３項
に係る光電センサの実施例を示す図で第１因は光電セン
サの縦断面図、第２図は同正面間、第３同は同側面図、
第４図は光学体の説明１ヌ１て、同図（ａ）は光学体の
側而図、同図（ｂ）は同しく正面図、同図（ｃ）は（ｂ
）におけるｃ−ｃ線断面図、同図（ｄ）は背面図、第５
図ないし第７図はこの出願の請求項第４項に係る光電セ
ンサの実施例を示す図で、第５図は縦断面図、第６図は
同正２　３面図、第７図は同側面図、第８図ないし第１２図はこの
１１４願の請求項５ないし８項に係る光電センサの実施
例を示す図で、第８図は光電センサの縦断面図、第９ｒ
．７ｌは同正面図、第１０図は同側面図、第１１図は同
背面図、第１２図は第１遮蔽体および第２遮蔽体の外観
斜視図、第１３図は従来技術を示す縦断面図である。図において工　・・・　・・・２　・・・　・・・３　　・・・　　・・・４　・・・　・・・４ｌ・・・　・・・４１ａ・・・・・・５ｌ・・・・・・５１ａ・・・・・・光学体ケーシングプロテクタ回路ブロック第１門部第２反射部第２凹部第１反射部２４４ｌｂ・・・・・・　第１遮蔽体５ｌｂ・・・・・・　第２遮蔽体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明体で形成され、前面（対物面）は円形平面を
なし後面（対回路ブロック面）は円形凸状面をなして断
面ほぼ半月形状をなす光学体と、この光学体の後面に配
設される回路ブロックと、これら光学体および回路ブロックを収納し一方を開口す
る筒体状のケーシングと、このケーシング開口部に嵌合する透明プロテクターとケーシングの円形外周面に螺合するロックナットとから
なり、前記光学体の前面中央には、前記前面の約３分の１程度
の直径を有する第１凹部を形成し、光学体の前記後面側
の中央にはの前記第１凹部に対向し、かつ第１凹部より
やや小さい直径の凸状底面又はフレネル底面を有する第
２凹部を形成して光電素子に対向する集光レンズとする
とともに、前記第１凹部における凹球状底面を真空蒸着メッキ手段
により鏡面となして第２反射部を形成し、光学体の前記後面の第２凹部を除いた部分を真空蒸着メ
ッキ手段により鏡面となして第１反射部を形成し、さら
に、光学体後面の周縁にはスカート部を、また、第１反
射部の適宜箇所には、動作表示燈の光束を光学体前面側
に透過するための表示燈集光レンズ部を形成するととも
に、前記回路ブロックは、前面に光電変換素子および動作表
示燈を具え、前後両面には電子部品を搭載しその周端が
前記スカート部端面に直接又はスペーサを介して当接す
る円形回路基板で構成したことを特徴とする光電センサ
。
（２）前記ケーシングの外周面にはネジ部とストッパー
部とを形成してロックナットを螺合し、このロックナッ
トとストッパー部とで被取付体を挟持するようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
（３）ケーシング底部と回路ブロックとの間には樹脂材
を充填したことを特徴とする請求項１記載の光電センサ
。
（４）前記透明プロテクタは、ケーシングの外周面に形
成したネジ部に螺合するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の光電センサ。
（５）透明体で形成され、前面（対物面）は円形平面を
なし後面（対回路ブロック面）は円形凸状面をなして断
面ほぼ半月形状をなす光学体と、この光学体の後面に配
設される回路ブロックと、これら光学体および回路ブロックを収納し一方を開口す
る筒体状のケーシングと、このケーシング開口部に嵌合する透明プロテクターとか
らなり、前記光学体の前面中央には、前記前面の約３分
の１程度の直径を有する第１凹部を形成し、光学体の前
記後面側の中央にはの前記第１凹部に対向し、かつ第１
凹部よりやや小さい直径の凸状底面又はフレネル底面を
有する第２凹部を形成して光電素子に対向する集光レン
ズとする一方、前記第１凹部における凹球状底面を真空蒸着メッキ手段
により鏡面となして第２反射部を形成し、光学体の前記後面の第２凹部を除いた部分を真空蒸着メ
ッキ手段により鏡面となして第１反射部を形成し、さら
に、光学体後面の周縁にはスカート部を、また、第１反
射部の適宜箇所には、動作表示燈の光束を光学体前面側
に透過するための表示燈集光レンズ部を形成するととも
に、前記回路ブロックは、前面に光電変換素子および動作表
示燈を具え、前後両面には電子部品を搭載しその周端が
前記スカート部端面に直接又はスペーサを介して当接す
る円形回路基板で構成したことを特徴とする光電センサ
。
（６）請求項５項記載の光電センサにおいて、ケーシン
グを金属材で形成するとともに、前記第１凹部および第
２凹部に、外部からの電磁輻射ノイズを遮断するために
第１遮蔽体および第２遮蔽体をそれぞれ設けたことを特
徴とする光電センサ。
（７）第１遮蔽体は、前記第１凹部の開口部に嵌合する
円形金属板で形成し、第２遮蔽体は、前記第２凹部に嵌
合する金属筒体で形成したことを特徴とする請求項６項
記載の光電センサ。
（８）前記第２遮蔽体は、内部に透孔を有する金属遮蔽
板を具えたことを特徴とする請求項７項記載の光電セン
サ。