(57)【要約】【課題】発光素子から受光素子への直接的な光の回込みを防止し得て、高感度で検知対象を検知でき且つ小型に構成することのできる反射集光型光センサを提供する。【解決手段】反射集光型光センサ１２を、検知対象１０と向き合うように配置した発光素子１６と、発光素子１６とは反対向きで発光素子１６と背中合せに配置した受光素子１８と、発光素子１６の後側で受光素子１８を向いて配置され、検知対象１０からの反射光を受光素子１８に向けて反射し且つ集光する反射集光板２２と、受光素子１８に入光する光から可視光を除去する可視光カットフィルタ１４とを含んで構成し、且つそれら発光素子１６，受光素子１８，反射集光板２２及び可視光カットフィルタ１４を一体的に結合して１つのユニットとなす。【選択図】        図１
2004333179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象に対して光を照射するための発光素子と、該発光素子とは反対向きで該発光素子と背中合せに配置した受光素子と、該受光素子に入光する光から可視光を除去する可視光カットフィルタと、該検知対象からの反射光を該受光素子に向けて若しくは該発光素子からの光を該検知対象に向けて反射する反射体とを有しており、且つそれら発光素子，受光素子，可視光カットフィルタ及び反射体が一体的に結合されて１つのユニットを成していることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記発光素子が前記検知対象に向けて配置してあり、該発光素子からの光が直接的に該検知対象に照射されるようになしてあるとともに、該発光素子の後側で前記受光素子を向いて配置され、該検知対象からの反射光を該受光素子に向けて反射し且つ集光する反射集光体が前記反射体として設けてあり、且つ該反射集光体が前記発光素子，受光素子及び可視光カットフィルタとともに一体的に結合されて１つのユニットを成していることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記発光素子が赤外線を発光するものであることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記可視光カットフィルタの一面側に前記発光素子が取り付けてあり、他面側に前記受光素子が取り付けてあることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項５】
請求項２において、前記受光素子に外乱光が入光するのを遮る筒状の遮光筒が前記発光素子の外周側の位置に設けてあり、且つ該遮光筒が前記発光素子，受光素子，反射集光体及び可視光カットフィルタと一体的に結合してあることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項６】
請求項２において、前記反射集光体の前面が凹状をなしていて、該前面の凹所を充填する形態で前記可視光カットフィルタが設けてあることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項７】
請求項２おいて、前記可視光カットフィルタが前記反射集光体の前面に膜状にコーティング形成してあることを特徴とする反射型光センサ。
【請求項８】
請求項２において、前記反射集光体が複数の同心円の輪帯鏡を有しているものであることを特徴とする反射型光センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検知対象に対して発光素子から光を照射し、そして検知対象からの反射光を受光素子で受光して検知対象を検知する反射型光センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光素子から検知対象に向けて発光を行い、検知対象からの反射光を受光素子で受光して検知対象を検知するようになした反射型光センサ（以下単に光センサとする）が公知である。
例えば下記特許文献１にはこの種の光センサが開示されている。
この特許文献１には光電スイッチ（光センサ）についての発明が示され、そこにおいて図７に示しているように基板２００の前面に発光素子２０２と受光素子２０４とを隣合せで配置し、発光素子２００から検知対象に向けて赤外線を発光するとともに、その検知対象からの反射光を可視光カットフィルタ２０６により可視光を除いた上で受光素子２０４で受光し、検知対象の有無を判定するようになした点が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２７４９６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの光センサの場合、同方向を向く発光素子２０２と受光素子２０４とが隣合せで配置してあるため、それら発光素子２０２及び受光素子２０４の配置のためのスペースが広くなり、光センサを十分に小型化することが難しい問題があった。
【０００５】
更にこの光センサでは、発光素子２０２と受光素子２０４とが同方向を向いて隣合せで配置してあるため、発光素子２０２から発せられた光が直接受光素子２０４側に回り込んで受光されてしまい、その回り込んだ光によってノイズが生じ、検知対象に対する検知感度に悪影響を及ぼす問題があった。
加えてこの光センサでは、受光素子２０４で受光することのできる、検知対象からの反射光の受光面積が小さいため、検知感度を十分に高めることが難しく、そのような中で検知感度を高めようとすると、センサ全体がより一層大型化してしまう。
【０００６】
更にこの光センサの場合、発光素子２０２と受光素子２０４とが同じ面に隣合せで配置してあるため、かかる光センサを近接スイッチとして用いたとき、スイッチの平面形状が楕円形状ないしこれに近い形状とならざるを得ず、かかるスイッチを操作盤に多数並べて配置するような場合に配置し辛かったり、或いは操作盤が大きくなったりし、更にはまたスイッチの平面形状が非円形の楕円形状ないしこれに近い形状をなしていることからスイッチ操作もし辛いといった問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型光センサはこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、検知対象に対して光を照射するための発光素子と、該発光素子とは反対向きで該発光素子と背中合せに配置した受光素子と、該受光素子に入光する光から可視光を除去する可視光カットフィルタと、該検知対象からの反射光を該受光素子に向けて若しくは該発光素子からの光を該検知対象に向けて反射する反射体とを有しており、且つそれら発光素子，受光素子，可視光カットフィルタ及び反射体が一体的に結合されて１つのユニットを成していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２のものは、請求項１において、前記発光素子が前記検知対象に向けて配置してあり、該発光素子からの光が直接的に該検知対象に照射されるようになしてあるとともに、該発光素子の後側で前記受光素子を向いて配置され、該検知対象からの反射光を該受光素子に向けて反射し且つ集光する反射集光体が前記反射体として設けてあり、且つ該反射集光体が前記発光素子，受光素子及び可視光カットフィルタとともに一体的に結合されて１つのユニットを成していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記発光素子が赤外線を発光するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記可視光カットフィルタの一面側に前記発光素子が取り付けてあり、他面側に前記受光素子が取り付けてあることを特徴とする。
【００１１】
請求項５のものは、請求項２において、前記受光素子に外乱光が入光するのを遮る筒状の遮光筒が前記発光素子の外周側の位置に設けてあり、且つ該遮光筒が前記発光素子，受光素子，反射集光体及び可視光カットフィルタと一体的に結合してあることを特徴とする。
【００１２】
請求項６のものは、請求項２において、前記反射集光体の前面が凹状をなしていて、該前面の凹所を充填する形態で前記可視光カットフィルタが設けてあることを特徴とする。
【００１３】
請求項７のものは、請求項２おいて、前記可視光カットフィルタが前記反射集光体の前面に膜状にコーティング形成してあることを特徴とする。
【００１４】
請求項８のものは、請求項２において、前記反射集光体が複数の同心円の輪帯鏡を有しているものであることを特徴とする。
【００１５】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、検知対象に対して光を照射するための発光素子に対して受光素子を背中合せで反対向きに配置し、且つその発光素子と受光素子と可視光カットフィルタ及び検知対象からの反射光を受光素子に向けて若しくは発光素子からの光を検知対象に向けて反射する反射体とを一体的に結合して１つの光センサのユニットを構成したもので、本発明によれば、発光素子と受光素子とを同一平面位置で背中合せに配置することが可能であり、それら発光素子及び受光素子による占有スペースを小さくし得て、センサ自体を従来に増して小型化することが可能となる。
【００１６】
また図７に示す従来の光センサの場合、発光素子から受光素子への直接的な光の回込みをできるだけ防止すべくそれらをある程度離隔して配置することが必要であり、またそれらの間に直接的な光の回込みを防止する遮光板２０８を設けることが必要であって、そのために光センサが大型化してしまうが、本発明では発光素子と受光素子とが互いに背中合せ且つ反対向きをなしているため、発光素子と受光素子とを遮光板２０８の如きもので仕切ることも特に必要としない。
【００１７】
そして発光素子から受光素子への直接的な光の回込みを防止できることから、その光の回込みに起因するノイズの発生を防止して光センサの検知感度を高めることができ、更に図７に示す遮光板２０８の如きものを省略できるため、このことによってもセンサ自体をより小型化することができる。
【００１８】
次に請求項２は、発光素子を検知対象に向けて配置し、発光素子からの光を直接的に検知対象に照射するようになすとともに、検知対象からの反射光を発光素子と背中合せの受光素子に向けて反射し且つ集光する反射集光体を設けて、かかる反射集光体を発光素子，受光素子及び可視光カットフィルタとともに一体的に結合して１つの光センサのユニットを構成したもので、この請求項２の光センサでは、検知対象からの反射光を反射集光体で反射し且つ集光した上で受光素子に入光させることができるため、反射光を広い面積で受光でき、光センサの検知感度を効果的に高めることができる。
【００１９】
本発明では、上記発光素子が赤外線を発光するものとなしておくことができ（請求項３）、また発光素子を可視光カットフィルタの一面側に、受光素子を他面側に取り付けておくことができる（請求項４）。
【００２０】
次に請求項５は、受光素子に外乱光が入光するのを遮る筒状の遮光筒を、発光素子の外周側の位置において上記発光素子，受光素子，反射集光体及び可視光カットフィルタとともに一体的に結合して１つのユニットを成すように設けたもので、この請求項５によれば、外乱光による影響を可及的に少なくして光センサの検知感度を効果的に高めることができる。
【００２１】
次に請求項６は、反射集光体の前面を凹状となして、その前面の凹所を充填する形態で可視光カットフィルタを設けたもので、この請求項６の場合、反射集光体の前面の凹所に可視光カット材料、例えば可視光カット機能を有する樹脂材をモールドすることで可視光カットフィルタを容易に形成することができ、且つこれを簡単に反射集光体と一体化することができる。
【００２２】
一方請求項７は、反射集光体の前面に可視光カット材を膜状にコーティング形成して可視光カットフィルタを構成したもので、この場合においても可視光カットフィルタを容易に形成でき且つ反射集光体と一体化することができる。
【００２３】
本発明ではまた、反射集光体を複数の同心円の輪帯鏡を含んだ形態で構成することができる（請求項８）。
【００２４】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は検知対象（この例では人の指）で、１２は検知対象１０を検知する本例の反射集光型光センサ（以下光センサ）である。
この光センサ１２は、図２にも示しているように板状（円板状）の可視光カットフィルタ１４を有している。
本例において、可視光カットフィルタ１４は樹脂材にて構成されている。
【００２５】
可視光カットフィルタ１４の前面側には赤外線を発光するＬＥＤから成る発光素子１６が検知対象１０に向けて配置され、基板２０を介して可視光カットフィルタ１４に取付固定されている。
また可視光カットフィルタ１４の背面側には、発光素子１６と同一平面位置において受光素子１８が発光素子１６と反対向きで背中合せに配置され、基板２０を介して可視光カットフィルタ１４に取付固定されている。
尚、２６は受光素子１８からの信号を増幅処理して取り出すための信号処理回路素子で、２７は信号線である。
【００２６】
可視光カットフィルタ１４の背面には、更に反射集光板（反射体）２２が配置されており、その外周端部が可視光カットフィルタ１４に固定されている。
ここで反射集光板２２は樹脂材にて構成されており、その前面２４が凹状に形成されている。そしてその凹状をなす前面２４にメッキが施されていて、前面２４が鏡面とされている。
この反射集光板２２は、検知対象１０からの反射光を広い面積で受けて、これを受光素子１８に向けて反射し且つ集光するもので、この反射集光板２２の焦点位置に受光素子１８が配置されている。
【００２７】
本例において、発光素子１６は指向性の高いもので、光の放射角度がここでは５〜３０°程度とされており、一方受光素子１８は広い角度で受光可能なもので、ここでは受光角度が８０〜１８０°程度のものが用いられている。
【００２８】
またこの例の光センサ１２は近距離位置にある検知対象１０を検知するように構成されており、ここでは距離Ｌが１０ｍｍ程度までの検知対象１０を検知するように構成されている。
またこの例の光センサ１２は平面形状が円形状をなすもので、その直径Ｄが数ｍｍ程度の小型のものである。
【００２９】
本例の光センサ１２では、発光素子１６から検知対象１０に向けて赤外線を発光する。
而して前方に検知対象１０があれば、その検知対象１０によって光が反射され、その反射光が可視光カットフィルタ１４を通過して反射集光板２２の前面２４の鏡面で反射され且つ受光素子１８に向けて集光される。
受光素子１８はこれを受けてその受光量に応じた電気信号を発生させる。そしてその電気信号が信号処理回路素子２６，信号線２７を経て外部に取り出され、その信号に基づいて検知対象１０の有無が判定される。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本例において光センサ１２の各部材、詳しくは可視光カットフィルタ１４，発光素子１６，受光素子１８，基板２０，反射集光板２２はそれぞれ互いに結合状態とされていて、それらが１つのユニットを成している。
【００３１】
本例の光センサ１２では、発光素子１６と受光素子１８とを同一平面位置において背中合せに配置しているため、それら発光素子１６及び受光素子１８による占有スペースを小さくでき、センサ自体を従来に増して小型化することができる。
【００３２】
また本例によれば、発光素子１６と受光素子１８とを互いに背中合せ且つ反対向きに配置しているため、発光素子１６から受光素子１８への直接的な光の回込みを良好に防止することができ、それらの間に光の回込みを防止するための、図７に示す遮光板２０８の如きものを設けるのを省くことができる。
【００３３】
そして発光素子１６からの受光素子１８への直接的な光の回込みを防止できることから、その光の回込みに起因するノイズの発生を防止し得て、光センサ１２の検知感度を高めることができ、更に図７に示す光センサのように遮光板２０８で仕切るといったことも不要となし得るからこれによってもセンサ自体をより小型化することができる。
更に本例によれば、検知対象１０からの反射光を広い面積に亘って受光でき、光センサ１２の検知感度を効果的に高めることができる。
【００３４】
図３は本発明の他の実施例を示したもので、この例は受光素子１８に外乱光が入光するのを遮るための筒状の遮光筒２８を設けた例である。
ここで遮光筒２８は、可視光カットフィルタ１４の前面側に且つ発光素子１６及び受光素子１８の外周側の位置に設けてある。
この遮光筒２８は、可視光カットフィルタ１４及び反射集光板２２の各外周部に固定状態とされている。即ち遮光筒２８が光センサ１２における他の部材と一体的に結合されている。
本例によれば、外乱光による影響を可及的に少なくして光センサ１２の検知感度を効果的に高めることができる。
【００３５】
図４は本発明の更に他の実施例を示している。
図示のようにこの例では、反射集光板２２の前面２４の凹所に可視光カット機能を有する樹脂材をモールドして充填しており、かかる樹脂材によって可視光カットフィルタ１４が構成されている。
本例によれば、可視光カットフィルタ１４を容易に形成することができ且つこれを簡単に反射集光板２２と一体化することができる。
【００３６】
尚３０は可視光カットフィルタ１４の前面に配置された透光板で、可視光カットフィルタ１４の前面に固定されている。
この透光板３０は場合によって省略可能であり、発光素子１６，受光素子１８，基板２０等を可視光カットフィルタ１４の前面に直接固定状態となすことも可能である。
【００３７】
図５は本発明の更に他の実施例を示している。
図示のようにこの例は、反射集光板２２の前面に可視光カットフィルタ１４を膜状にコーティング形成した例である。
この場合においても可視光カットフィルタ１４を容易に形成でき且つ反射集光板２２と一体化することができる。
【００３８】
図６は本発明の更に他の実施例を示している。
この例は同心円をなすリング状の複数の輪帯鏡３２を反射集光板２２の前面２４に設けて、検知対象１０からの反射光をこれら輪帯鏡３２で受光素子１８に向けて反射し且つ集光するようになした例である。
【００３９】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上記実施例では何れも発光素子１６を検知対象１０に向けて配置し、検知対象１０で反射された反射光を反射集光板２２で受光素子１８に向けて反射し且つ集光するようになしているが、場合によって受光素子１８を検知対象１０に向けて、更にその受光素子１８に対し発光素子１６を同一平面位置において反対向きで背中合せに配置し、発光素子１６からの光を、反射集光板２２に代えて配置固定した反射鏡（反射体）で反射させて検知対象１０に照射し、その検知対象１０からの反射光を、検知対象１０に向けて配置した受光素子１８にて受光することで、検知対象１０を検知するようになすことも可能である。
尚このとき、検知対象１０からの反射光を集光レンズで集光した上で受光素子１８に入光させるようになしても良い。
但しこの場合においても発光素子１６，受光素子１８，可視光カットフィルタ１４及び反射鏡等光センサを構成する部材を一体的に結合して、光センサを１つのユニットとして構成する。
【００４０】
その他本発明は上例以外の他の様々な形態で構成することが可能であるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である光センサを検知対象とともに示す図である。
【図２】図１の光センサ単体を拡大して示す図である。
【図３】本発明の他の実施例の光センサを示す図である。
【図４】本発明の更に他の実施例の光センサを示す図である。
【図５】本発明の更に他の実施例の光センサを示す図である。
【図６】本発明の更に他の実施例の光センサを示す図である。
【図７】特許文献１において開示された従来公知の光センサの例を示す図である。
【符号の説明】
１０  検知対象
１２  反射集光型光センサ
１４  可視光カットフィルタ
１６  発光素子
１８  受光素子
２２  反射集光板（反射集光体）
２４  前面
２８  遮光筒
３２  輪帯鏡
【図１】
2004333179.tif 000003
【図２】
2004333179.tif 000004
【図３】
2004333179.tif 000005
【図４】
2004333179.tif 000006
【図５】
2004333179.tif 000007
【図６】
2004333179.tif 000008
【図７】
2004333179.tif 000009