(57)【要約】【課題】  発光効率および受光効率が高い光学式センサ２０を提供する。【解決手段】  凹状の放物面に形成された反射面１８ａを有する光学式センサ２０。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の放物面に形成された反射面を有する光学式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子および受光ダイオード（ＰＤ）のような受光素子を有し、発光素子から放射された光を受光素子により受光する。受光素子の受光の有無により被検出体を検出する。従来の光学式センサでは、発光素子から放射される光による投光範囲が狭く、ピンポイントで投光されることから受光範囲も狭くなり、発光効率および受光効率が高い光学式センサを実現することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発光効率および受光効率が高い光学式センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
凹状の放物面に形成された反射面を有する光学式センサ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
はじめに、本発明にかかる光学式センサの基本的な構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる光学式センサ２０の縦断面図である。光学式センサ２０は、図１に示すような発光素子（ＬＥＤ）１１を有する発光装置２１と受光素子（ＰＤ）１２を有する受光装置２２とを備えている。発光装置２１は、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂やガラス繊維入りポリカーボネート樹脂に代表される耐熱性樹脂で構成されたケース１８の内面に、アルミニウムもしくは銀の蒸着またはメッキによりコーティング層が形成されており、そのコーティング層の表面が、凹状の放物面からなる反射面１８ａとなっている。このケース１８の凹部空間に発光素子１１が配置されている。ケース１８には、その底面と両側面に固定されたほぼＵ字形の相対向する一対の金属製リードフレーム１５ａ，１５ｂが設けられている。発光素子１１は、一方のリードフレーム１５ａの下面に導電性接着剤を用いて電気的に接続されて、反射面１８ａに対向しており、他方のリードフレーム１５ｂへは金線１６を介して電気的に接続されている。発光素子１１は、反射面１８ａの放物面の軸心Ｏ１上にある焦点に位置している。このように用意されたケース１８の凹部に透明エポキシ樹脂４０をポッティング充填し、その後加熱硬化させる。
【０００６】
受光装置２２も発光装置２１と同様な構造であり、一方のリードフレーム１５ａの下面に受光素子１２が固定されている。受光素子１２は、反射面１８ａの軸心Ｏ２上の焦点に位置している。発光装置２１と受光装置２２はハウジング２４に収容されて単一の光学式センサ２０となっている。光学式センサ２０は、配線基板２５上に装着されている。受光装置２１が光を受光する場合に被検出体３０が存在し、受光しない場合は被検出体３０が存在しないことを示す。
【０００７】
発光装置２１は、発光素子１１から放射された光を後方にある反射面１８ａで反射し、平行光として前方へ放射する。受光装置２１は、被検出体３０から反射された光を反射面１８ａで反射して集光し、受光素子１２で受光する。
【０００８】
このような発光装置２１および受光装置２２からなる光学式センサ２０は、従来のピンポイント型光学式センサと比べて、幅の広い平行光を利用するから、投光および受光範囲（被検出体３０の検出範囲）が向上し、発光効率および受光効率が高くなる。
【０００９】
図２は、本発明の第２実施形態にかかる光学式センサ２０の縦断面図である。発光素子１１を軸心Ｏ１から偏心した位置でリードフレーム１５ａに固定し、同様に、受光素子１２も軸心Ｏ２から偏心した位置でリードフレーム１５ａに固定している。これにより、発光装置２１Ａからの光をケース１８の光軸Ｏ１に対して傾斜して投光し、被検出体３０に反射させてその反射光を受光装置２２Ｂにケース１８の軸心Ｏ２に対して斜めに入光させる。このように、凹状の放物面に形成された反射面１８ａの光軸Ｏ１，Ｏ２に対して斜めに投光・受光する光学式センサ２０によれば、小さな被検出体３０に対応することができる。すなわち、光学式センサ２０から被検出体３０までの距離に合わせて、被検出体３０の検出範囲、つまり、被検出体３０が焦点位置となる範囲を狭くすることができ、精度良く検知することができる。
【００１０】
斜め光を利用する従来の光学式センサでは、反射面を使用しないで、発光素子および受光素子をハウジングに斜めに取り付けて、発光素子から光を放射し、被検出体から反射した光を受光素子で直接受光するようにしていたため、適切な投光・受光角度となるように発光素子および受光素子の位置を調整することが困難であり、光学式センサの製造が難しかった。
【００１１】
これに対し、本実施形態の光学式センサ２０によれば、反射面１８ａに対する発光素子１１および受光素子１２の位置を変更するだけで被検出体３０に対する投光・受光角度を調整することができるため、製造が容易である。
【００１２】
図３は、本発明の第３実施形態にかかる光学式センサ２０の縦断面図である。第３実施形態では、第１実施形態と同様な発光装置２１Ｃと受光装置２２Ｄとがケース１８の光軸Ｏ上に対向して配置されており、その間の被検出体３０の存在を検出するようになっている。受光装置２１Ｄが光を受光する場合は被検出体３０の存在がなく、受光しない場合は、光が被検出体３０に遮られているためであり、被検出体３０が存在することを示す。この光学式センサ２０によれば、従来のピンポイント型光学式センサに比べて投光および受光範囲が広くなる。これにより、図３のように投光範囲の一部に被検出体３０が入れば検出することができる。よって、発光効率および受光効率が高くなり、被検出体３０に対する検出性能が向上する。
【００１３】
図４は、本発明の第４実施形態にかかる光学式センサ２０の水平断面図である。第４実施形態は、第３実施形態と同様に、発光装置２１Ｅと受光装置２２Ｆとがケース１８の光軸Ｏ上に、対向して配置されている。本光学式センサ２０の反射面１８ａの縦断面は図３に示されたのと同一の放物線形状であるが、図４に示す水平断面は直線状であり、発光装置２１Ｅおよび受光装置２２Ｆのケース１８は水平方向Ｈに長く形成されている。被検出体３０は発光装置２１Ｅと受光装置２２Ｆ間の空間を水平方向Ｈに移動する。このように反射面１８ａは水平断面が直線状であるために発光素子１１からの光は水平方向Ｈに拡散するから、投光および受光範囲が広くなるので、発光効率および受光効率が高く、大きな被検出体３０に対応することができる。例えば、工場の生産ラインに応用した場合、従来のピンポイント型光学式センサでは、移動する製品の先端と後端の通過を検出する場合は、製品の流れに沿って複数個配置しなければならなかったが、本実施形態によれば、水平方向Ｈに幅広い範囲が得られるから、１つの光学式センサ２０で先端と後端の通過を検出することができる。また、投光範囲が水平方向Ｈに広いため検出幅が広がり、図４のように範囲の一部に被検出体３０が入れば検出することができるから、上流から流れてくる製品を早いタイミングで検知することができる。
【００１４】
なお、図４の第４実施形態では、平面視において反射面１８ａを水平（直線状）としたが、放物線状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光学式センサを示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる光学式センサを示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる光学式センサを示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる光学式センサを示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１１  発光素子
１２  受光素子
１５ａ，１５ｂ  リードフレーム
１６  金線
１８  ケース
１８ａ  反射面
２０  光学式センサ
２１，２１Ａ，Ｃ，Ｅ  発光装置
２２，２２Ｂ，Ｄ，Ｆ  受光装置
３０  被検出体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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