(57)【要約】【課題】光軸ずれの発生を回避可能とする。【解決手段】赤外光を発光する発光素子２１、及び、当該発光素子２１により発光された赤外光を外部に投光する投光レンズ２２を有する投光部２と、発光素子２１と並んで配置されて可視光を発光する発光素子３１、及び、当該発光素子３１により発光された可視光を外部に投光する投光レンズ３２を有する投光部３とを備え、投光部３は、投光部２により投光される赤外光と同一方向に可視光を投光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を発光する第１発光素子、及び、当該第１発光素子により発光された赤外光を外部に投光する第１投光レンズを有する第１投光部と、
前記第１発光素子と並んで配置されて可視光を発光する第２発光素子、及び、当該第２発光素子により発光された可視光を外部に投光する第２投光レンズを有する第２投光部とを備え、
前記第２投光部は、前記第１投光部により投光される赤外光と同一方向に可視光を投光する
ことを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記第１発光素子及び前記第２発光素子が配置された単一の基板を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
【請求項３】
前記第１投光レンズ及び前記第２投光レンズは一体に構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光電センサ。
【請求項４】
前記第１投光レンズは、一部に凹部を有し、
前記第２投光レンズは、前記凹部の領域に配置された
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出体による反射光を受光する光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、投光素子が赤外光を発光する光電センサが知られている（例えば特許文献１参照）。赤外光は、可視光（赤色光）に対して発光効率が高く検出性能がよいため、光電センサに用いられることがある。しかしながら、投光素子が赤外光を発光する場合、その発光された光及び検出体に当たった光を目視することはできない。
【０００３】
そこで、従来から、赤外光を発光する赤外光用の投光素子に加え、可視光を発光する可視光用の投光素子を備えた光電センサが知られている（例えば特許文献２，３参照）。特許文献２に開示された光電センサでは、可視光用の投光素子が、赤外光用の投光素子に対して着脱可能に構成されている。また、特許文献３に開示された光電センサでは、基板上に赤外光用の投光素子と可視光用の投光素子とが並べて配置され、この２つの投光素子に対して単一の投光レンズを共通に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７４４１２号公報
【特許文献２】特開平０５−６２５７３号公報
【特許文献３】特開平０５−２７４９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示された従来の光電センサでは、赤外光用の投光素子と可視光用の投光素子とが別体の構造物に設けられているため、赤外光用の投光素子の光軸と可視光用の投光素子の光軸との間にずれが発生する。
また、特許文献３に開示された従来の光電センサでは、赤外光用の投光素子と可視光用の投光素子に対して単一の投光レンズが共通に用いられているため、赤外光用の投光素子の光軸と可視光用の投光素子の光軸との間にずれが発生する。すなわち、赤外光用の投光素子用に最適化された投光レンズを用いた場合、基板上に赤外光用の投光素子と可視光用の投光素子とを並べて配置すると、赤外光用の投光素子と投光レンズの中心とを通る軸と、可視光用の投光素子と投光レンズの中心とを通る軸が平行ではなくなり、光軸ずれが発生する。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、赤外光用の投光素子及び可視光用の投光素子を備えた光電センサにおいて、光軸ずれの発生を回避可能な光電センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光電センサは、赤外光を発光する第１発光素子、及び、当該第１発光素子により発光された赤外光を外部に投光する第１投光レンズを有する第１投光部と、第１発光素子と並んで配置されて可視光を発光する第２発光素子、及び、当該第２発光素子により発光された可視光を外部に投光する第２投光レンズを有する第２投光部とを備え、第２投光部は、第１投光部により投光される赤外光と同一方向に可視光を投光することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、赤外光用の投光素子及び可視光用の投光素子を備えた光電センサにおいて、光軸ずれの発生を回避可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る距離設定形光電センサの構成例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における赤外光用の投光部、可視光用の投光部、受光部及び素子ホルダの構成例を示す側面図である。
【図３】図３Ａ、図３Ｂは、この発明の実施の形態１における赤外光用の投光レンズ及び可視光用の投光レンズの構成例を示す図であり、図３Ａは側面図であり、図３Ｂは正面図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、この発明の実施の形態１における赤外光用の投光レンズ及び可視光用の投光レンズの別の構成例を示す図であり、図４Ａは側面図であり、図４Ｂは正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における受光素子上での受光位置と検出体までの距離との関係の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における判定部の構成例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における素子ホルダの構成例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る距離設定形光電センサの構成例を示す図であり、図２はこの発明の実施の形態１における投光部２、投光部３、受光部４及び素子ホルダ７の構成例を示す側面図である。実施の形態１では、光電センサとして距離設定形光電センサを用いた場合を示す。
距離設定形光電センサは、三角測距の原理を利用し、検出領域における検出体１０の有無を判定する。距離設定形光電センサは、図１，２に示すように、基板１、赤外光用の投光部（第１投光部）２、可視光（赤色光）用の投光部（第２投光部）３、受光部４、判定部５、制御部６及び素子ホルダ７を備えている。投光部２は、発光素子（第１発光素子）２１及び投光レンズ（第１投光レンズ）２２を有している。投光部３は、発光素子（第２発光素子）３１及び投光レンズ（第２投光レンズ）３２を有している。受光部４は受光レンズ４１及び受光素子４２を有している。なお図１では、受光素子４２として２分割フォトダイオードを用いた場合を示している。
【００１１】
発光素子２１は、基板１上に配置され、赤外光を発光する。なお、発光素子２１は、所定のデューティーをもったパルス光を発光するのが望ましい。
投光レンズ２２は、発光素子２１により発光された赤外光を外部に投光する。この投光レンズ２２は、検出領域に対向配置され、発光素子２１により発光された赤外光を検出領域に投光する。
【００１２】
発光素子３１は、基板１上に発光素子２１と並んで配置され、可視光を発光する。発光素子３１は、発光素子２１と受光素子４２との間で中央（略中央の意味を含む）に配置されている。なお、発光素子３１は、発光素子２１が発する光のパルス波形に影響を及ぼさないように、直流光を発光するのが望ましい。
投光レンズ３２は、発光素子３１により発光された可視光を外部に投光する。この投光レンズ３２は、検出領域に対向配置され、発光素子３１により発光された可視光を検出領域に投光する。すなわち、投光部３は、投光部２により投光される赤外光と同一（略同一の意味を含む）方向に可視光を投光する。
【００１３】
図３は投光レンズ２２及び投光レンズ３２の構成例を示している。図３では、投光レンズ２２及び投光レンズ３２が一体に構成されている。また、投光レンズ２２は一部に凹部２２１を有し、投光レンズ３２はこの凹部２２１の領域に配置されている。
また、投光レンズ３２は、投光レンズ２２に比べ非常に小さい。また、投光レンズ２２の一部（上側の両端）に凸部を残すことで、投光レンズ３２による投光レンズ２２の性能への影響を抑えることができる。
また、投光レンズ３２の形状は、図３Ｂに示すような矩形型に限らず、例えば図４Ｂに示すような丸型でもよい。また、凹部２２１の形状についても同様に、図３Ｂに示すような矩形型に限らず、例えば図４Ｂに示すような丸みを有する形状でもよい。
【００１４】
受光レンズ４１は、光を集光する。この受光レンズ４１は、検出領域に対向配置され、検出領域からの光を集光する。
受光素子４２は、基板１上に配置され、受光レンズ４１により集光された光を受光する。受光素子４２は、Ｎ側受光面（Ｎｅａｒ側）及びＦ側受光面（Ｆａｒ側）を有する。Ｎ側受光面は、検出体１０が設定距離よりも近い領域（近距離領域）に位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能である。また、Ｆ側受光面は、検出体１０が設定距離よりも遠い領域（遠距離領域）に位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能である。
【００１５】
受光素子４２上での受光位置と距離設定形光電センサから検出体１０までの距離との関係を図５に示す。
図５に示すように、検出体１０までの距離が距離ｂ（設定距離）の場合には、当該検出体１０による反射光がＮ側受光面（ＰＤ＿Ｎｅａｒ）とＦ側受光面（ＰＤ＿Ｆａｒ）との境界近傍に受光される。また、検出体１０までの距離が、距離ｂよりも距離設定形光電センサに近い距離ａ（近距離領域上）の場合には、当該検出体１０による反射光がＮ側受光面に受光される。また、検出体１０までの距離が、距離ｂよりも距離設定形光電センサから遠い距離ｃ（遠距離領域上）の場合には、当該検出体１０による反射光がＦ側受光面に受光される。
【００１６】
判定部５は、受光部４による受光結果に基づいて、検出領域における検出体１０の有無を判定する。この判定部５は、図６に示すように、位置判定部５１を有している。
【００１７】
位置判定部５１は、受光部４（受光素子４２）により受光された光の受光位置を判定する。この際、位置判定部５１は、Ｎ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿ＮｅａｒとＦ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿Ｆａｒとを比較し、信号Ｉ＿Ｎｅａｒの方が大きな値をとるときに受光位置がＮ側受光面であると判定する。
【００１８】
判定部５は、位置判定部５１による判定結果から検出体１０の有無を判定する。ここで、判定部５は、位置判定部５１により受光位置がＮ側受光面であると判定された場合には、検出体１０が有ると判定する。また、判定部５は、位置判定部５１により受光位置がＮ側受光面であると判定されない場合には、検出体１０が無いと判定する。
【００１９】
制御部６は、発光素子２１及び発光素子３１の発光を制御する。この制御部６は、距離設定形光電センサの動作モードが調整モードである場合に、発光素子２１及び発光素子３１を発光させる。調整モードは、距離設定形光電センサを感度調整する際に距離設定形光電センサに対してユーザにより設定される動作モードである。また、制御部６は、距離設定形光電センサの動作モードが通常モードである場合に、発光素子２１を発光させる。通常モードは、距離設定形光電センサを運用する際に距離設定形光電センサに対してユーザにより設定される動作モードである。
【００２０】
なお、判定部５及び制御部６は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等により実現される。
【００２１】
素子ホルダ７は、図２，７に示すように、投光部２（発光素子２１及び投光レンズ２２）を収容する投光収容部７１、投光部３（発光素子３１及び投光レンズ３２）を収容する投光収容部７２、及び、受光部４（受光レンズ４１及び受光素子４２）を収容する受光収容部７３を有する。図７では、距離設定形光電センサのうちの素子ホルダ７の構成のみを図示している。
【００２２】
投光収容部７１は、一面が開口された筐体構造に構成されている。図２，７に示すように、投光収容部７１の内部奥には、発光素子２１が配置される位置に設けられる開口部７１１が設けられている。また、投光収容部７１の開口部７１１と反対側の開口端には、投光レンズ２２が取付けられるレンズ取付け部７１２が設けられている。また、投光収容部７１の内面（上面、底面及び左右面）には、段差部７１３が設けられている。段差部７１３は、開口部７１１側からレンズ取付け部７１２側に沿って広がった階段状に構成されている。
【００２３】
投光収容部７２は、一面が開口された筐体構造に構成されている。図２，７に示すように、投光収容部７２の内部奥には、発光素子３１が配置される位置に設けられる開口部７２１が設けられている。また、投光収容部７２の開口部７２１と反対側の開口端には、投光レンズ３２が取付けられるレンズ取付け部７２２が設けられている。
【００２４】
受光収容部７３は、一面が開口された筐体構造に構成されている。図２，７に示すように、受光収容部７３の内部奥には、受光素子４２が配置される位置に設けられる開口部７３１が設けられている。また、受光収容部７３の開口部７３１と反対側の開口端には、受光レンズ４１が取付けられるレンズ取付け部７３２が設けられている。また、受光収容部７３の内面（上面、底面及び左右面）には、段差部７３３が設けられている。段差部７３３は、開口部７３１側からレンズ取付け部７３２側に沿って広がった階段状に構成されている。
【００２５】
素子ホルダ７は、発光素子２１と発光素子３１（投光側）の間にしきりの壁を持つことを特徴とする。投光側にしきりの壁を設けているのは、発光素子２１からの光が投光レンズ３２を通して外部に投光されて検出性能に影響を与えることがないようにするためと、発光素子３１からの光が投光レンズ２２を通して外部に投光されて投光スポットの見た目に影響を与えることがないようにするためである。
なお、発光素子３１と受光素子４２（受光側）の間にしきりの壁を設けていないのは、受光素子４２は光のパルス波形を検出して動作するため、発光素子３１による光が直流光である場合は、発光素子３１による光が受光素子４２に入射しても検出性能への影響がないためである。一方、発光素子３１と受光素子４２との間にしきりの壁を設けてもよい。
【００２６】
次に、実施の形態１に係る距離設定形光電センサの効果について説明する。
実施の形態１に係る距離設定形光電センサでは、距離設定形光電センサを感度調整する際に、投光部２により投光された赤外光がどの領域に当たっているかを示すため、この赤外光と同一方向に可視光を投光する投光部３を追加している。なお、投光部２と投光部３は単一の素子ホルダ７内に設けられている。更に、実施の形態１では、投光部３が、投光部２が有する投光レンズ２２とは別体である専用の投光レンズ３２を有している。これにより、実施の形態１に係る距離設定形光電センサでは、投光部３の光軸を投光部２の光軸と一致（略一致の意味を含む）させることが可能となり、光軸ずれを回避できる。
【００２７】
また図２では、発光素子２１及び発光素子３１が単一の基板１上に配置されている。これにより、発光素子２１と発光素子３１の位置関係のずれを容易に回避できる。また図２〜４では、投光レンズ２２及び投光レンズ３２が一体に構成されている。これにより、投光レンズ２２及び投光レンズ３２の位置関係のずれを容易に回避できる。
なお図２では、発光素子２１及び発光素子３１が単一の基板１上に配置されているが、これに限らず、発光素子２１及び発光素子３１が異なる基板上に配置されていてもよい。また図２〜４では、投光レンズ２２及び投光レンズ３２が一体に構成されているが、これに限らず、投光レンズ２２及び投光レンズ３２が別体であってもよい。
【００２８】
また、投光部２と受光部４との間に可視光用の投光部３を配置する場合に、投光部２と受光部４との間の隙間が広がると、近距離デッド領域が広がってしまう。近距離デッド領域とは、検出体１０が距離設定形光電センサに近すぎるために検出体１０が無いと判定してしまう距離領域である。そこで、図３，４に示すように、投光レンズ２２の一部に凹部２２１を形成し、この凹部２２１の領域に投光レンズ３２を配置することで、上記隙間が広がることを抑制できる。
【００２９】
また、制御部６は、調整モードの場合に投光部３による可視光の投光を実施させ、運転モードの場合には投光部３による可視光の投光は停止させることで、省エネを実現できる。
【００３０】
なお上記では、受光素子４２として２分割フォトダイオードを用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、受光素子４２として、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）又は多分割フォトダイオード等の位置検出素子を用いてもよい。
【００３１】
また、投光部２による光がパルス光であり且つ投光部３による光が直流光である場合、制御部６は、例えば最初に光電センサを工場のライン等にセッティングをして投受光のチューニングを行う場合等に、投光部２と投光部３を併用して使用することも可能である。よってこの場合、ユーザは、対象物に正確に投光されているかを直流光で目視しながら、赤外光の投光部２と受光部４による投受光のチューニングを行うことが可能となる。
【００３２】
また上記では、光電センサとして、距離設定形光電センサを用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、検出体１０による反射光を受光する光電センサであればよい。光電センサとして、反射形光電センサを用いてもよく、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、赤外光を発光する発光素子２１、及び、当該発光素子２１により発光された赤外光を外部に投光する投光レンズ２２を有する投光部２と、発光素子２１と並んで配置されて可視光を発光する発光素子３１、及び、当該発光素子３１により発光された可視光を外部に投光する投光レンズ３２を有する投光部３とを備え、投光部３は、投光部２により投光される赤外光と同一方向に可視光を投光するように構成したので、投光部３の光軸を投光部２の光軸に一致させることができ、光軸ずれの発生を回避可能である。
【００３４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  基板
２  投光部（第１投光部）
３  投光部（第２投光部）
４  受光部
５  判定部
６  制御部
７  素子ホルダ
１０  検出体
２１  発光素子（第１発光素子）
２２  投光レンズ（第１投光レンズ）
３１  発光素子（第２発光素子）
３２  投光レンズ（第２投光レンズ）
４１  受光レンズ
４２  受光素子
５１  位置判定部
７１  投光収容部
７２  投光収容部
７３  受光収容部
２２１  凹部
７１１  開口部
７１２  レンズ取付け部
７１３  段差部
７２１  開口部
７２２  レンズ取付け部
７３１  開口部
７３２  レンズ取付け部
７３３  段差部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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