(57)【要約】【課題】複数の光学系ユニットを組み付けることで一つの多光軸光電センサを作る場合に、光学系ユニットの組み付けの際のバラツキにより最小検出体の直径が実質的に拡大するのを抑える。【解決手段】多光軸光電センサ１００は、第１〜第３の３つの光学系ユニット１０１〜１０３を含み、ユニット１０１〜１０３には、第１〜第６の６つのレンズプレート１０５〜１１０を組み込まれる。各レンズプレート１０５〜１１０には、夫々、４つのレンズ１１１〜１１４が一体成形されている。レンズ１１１〜１１４のうち、中央の２つのレンズ１１２、１１３は円形形状である。これに対して、端に位置する２つの端レンズ１１１、１１４は、互いに向かい合う側がレンズ配列方向軸線Ｌに対して直交する直線１１５で構成され、残部が円弧１１６で構成された形状を有する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多光軸光電センサに内蔵される複数の光学系ユニットの各々のユニットの一方の端に位置する光学系部品から投光又は受光する第１の略円形断面の光ビーム形状と、他端に位置する光学系部品から投光又は受光される第２の略円形断面の光ビームが、これら第１、第２の光ビームの互いに向かい合う部分を切り欠いた断面形状を有することを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項２】
多光軸光電センサに含まれる複数の光学系ユニットに一体成形された光学系部品が形成する光ビームの断面形状を、各々のユニットの一方の端に位置する第１の光学系部品と、他端に位置する第２の光学系部品との互い向かい合う部分に設けられた遮光手段により、これら第１、第２の光学系部品の光ビームの断面形状が互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項３】
複数の光学系ユニットを組み付けることにより製造される多光軸光電センサであって、各々の光学系ユニット内の隣接する光学系部品間の最外周離間距離よりも、隣接する光学系ユニット間の隣接する光学系部品間の最外周離間距離が小さいことを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項４】
複数のレンズを一体成形したレンズプレートを複数組み込んだ多光軸光電センサであって、該レンズプレートの両端に位置する一方のレンズと他方のレンズの互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項５】
前記レンズプレートの両端に位置する一方のレンズと他方のレンズの形状が、これらレンズの互いに向かい合う部分がレンズ配列軸線と直交する直線であり、他の部分が円弧である形状を有する、請求項４に記載の多光軸光電センサ。
【請求項６】
多光軸光電センサの両端に位置する第１、第２の光学系部品により形成される第１、第２の光ビームの断面形状が、中央に位置する光学系部品により形成される第３の光ビームの断面形状に比べて、第１、第２の光ビームの互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は多光軸光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過型光電センサの一種に多光軸光電センサが知られている。図１を参照して、多光軸光電センサ１は、互いに対峙して配置される投光器２と受光器３を含む。投光器２と受光器３は、共に、等間隔に間隔を隔てて一列に配置された複数の光電素子つまり投光素子又は受光素子を有し、投光器２から受光器３に向けて出射される数多くの光ビーム４によりライトカーテンを作って、このライトカーテンの少なくとも一部が遮光されると遮光物体検出信号を出力する。この種の多光軸光電センサ１は、作業者の安全を確保するための手段として、例えば機械設備の周辺に配置される。
【０００３】
多光軸光電センサ１が形成するライトカーテンの密度つまり多光軸光電センサ１の検出能力は、最小検出体５の直径Ｄで表現される。最小検出体５は円柱形状の不透明体から構成され、光ビーム４の配列方向に最小検出体５を移動させてライトカーテンを縦断させたときに、少なくとも１光軸の光ビーム４を完全に遮光させることのできる最小検出体４の直径Ｄが多光軸光電センサ１の検出能力ということになる。
【０００４】
すなわち、図２を参照して、多光軸光電センサ１が形成するライトカーテンに不透明円柱体（最小検出体５）を挿入したときにこの不透明円柱体が常に少なくとも１光軸の光ビーム４を完全に遮光するということは、最小検出体５は２光軸の光ビーム４を完全に遮光する直径Ｄを備えていることになる。したがって、光ビーム４が円形断面を有している場合、この光ビーム４の直径を「ｄ」で表し、光ビーム４の中心軸つまり光軸の離間距離（光軸間距離）を「ｐ」で表すと、最小検出体５の直径Ｄは、次の式で表すことができる。
【０００５】
Ｄ（最小検出体の直径）＝ｐ（光軸間距離）＋ｄ（光ビームの直径）
【０００６】
ところで、多光軸光電センサに関してこれまで様々な提案が行われ、また、実施されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２５５６１４号公報
【０００８】
この特開平１０−２５５６１４号公報は、光軸間距離をできるだけ小さくするために、図３に示すように、投光器及び受光器のレンズ７を楕円形状にすることを開示している。また、同公報は、レンズホルダの複数の開口の各々にレンズを組み込んだ単位レンズユニットを開示している（同公報の図６、図８参照）。
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−１３５２０８号公報
【００１０】
この特開２００１−１３５２０８号公報は、光電素子と、これに対向して配置されたレンズと、これらの部品の間の光路を形成する部材とからなる光学系部品を複数配置した光学系ユニットを作り、この光学系ユニットを複数用組み込むことで一つの投光器及び受光器を作ることを開示している。
【００１１】
【特許文献３】
特開平１０−７４４３２号公報
【００１２】
特開平１０−７４４３２号公報には、上記特開２００１−１３５２０８号公報と同様に、複数の光学系部品を複数配置した光学系ユニットを開示するものであるが、その他に、同公報の第５９段落に「カバー部材３７と一体的に形成されたレンズと」とあるように、一つの光学系ユニットに含まれる複数のレンズを一体成形することを開示している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
多光軸光電センサの製造に関連して、例えば、上記特開平１０−７４４３２号公報に開示のように複数のレンズを一体成形した場合、レンズ間距離つまり光軸間距離の誤差は成形時のバラツキが主なる原因であり、誤差の程度は０．１ｍｍオーダーである。
【００１４】
これに対して、特開平１０−２５５６１４号公報に開示のように、個々に製造したレンズを組み込む場合、この組み込み時のバラツキが、レンズの製造の際に発生するバラツキに付加されるため、レンズ間距離つまり光軸間距離の誤差の程度は１ｍｍオーダーになる。
【００１５】
同様の問題は、上記の特開２００１−１３５２０８号公報及び特開平１０−７４４３２号公報に開示のように光学系ユニットを複数組み込んで多光軸光電センサを作る場合や、特開平１０−７４４３２号公報に開示のように複数のレンズを一体成形したレンズプレートを複数組み込んで多光軸光電センサを作る場合にも発生する。
【００１６】
すなわち、単位光学系ユニット及び単位レンズプレート内での光軸間距離の誤差は僅かなものであるが、これを複数組み込んで多光軸光電センサを製造する場合、単位光学系ユニット又は単位レンズプレートを組み込む際のバラツキは、比較的大きなものになる。図４を参照して、例えば、多光軸光電センサのレンズ１０が円形であり、レンズ１０の直径が５ｍｍで、レンズ間距離つまり光軸間距離が２０ｍｍとなるように設計して、複数のレンズ１０を一体成形したレンズプレート１１を製造した場合、設計上の最小検出体の直径Ｄつまり隣接するレンズ１０間の最外周離間距離は２５ｍｍであるが、隣接するレンズプレート１１、１１の組み付けの際のバラツキが最大１ｍｍであるとすると、最小検出体の直径Ｄつまり隣接するレンズ１０間の最外周離間距離は２７ｍｍとなってしまう。
【００１７】
また、同様の問題は、図５に示すように、複数の多光軸光電センサ１、１を連結して拡大したライトカーテンを作る場合に、隣接する多光軸光電センサ１、１の互いに対向する端に位置する光ビームについても言える。すなわち、隣接する多光軸光電センサ１、１の端面同士を突き合わせて配置したときに、多光軸光電センサ１の端に位置する光学系部品（例えば、端に位置するレンズ１０）間の光軸間距離ｐを、多光軸光電センサ１の中央部分の光軸間距離ｐと同じになるように設計した場合、多光軸光電センサ１の端に位置する光学系部品の組み付け時のバラツキによって、最大検出体の実質的な直径Ｄが拡大してしまう。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、複数の光学系ユニットを組み付けることで一つの多光軸光電センサを作る場合に、光学系ユニットの組み付けの際のバラツキにより最小検出体の直径が実質的に拡大するのを抑えることのできる多光軸光電センサを提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、複数のレンズを一体成形したレンズプレートを複数組み込んで多光軸光電センサを作る場合に、このレンズプレートの組み付けの際のバラツキにより最小検出体の直径が実質的に拡大するのを抑えることのできる多光軸光電センサを提供することにある。
【００２０】
本発明の別の目的は、複数の多光軸光電センサを連結して拡大したライトカーテンを作る場合に、隣接する多光軸光電センサ間の最大検出体の直径が、多光軸光電センサの端に位置する光学系部品の組み付けの際のバラツキによって、実質的に拡大してしまうのを抑えることのできる多光軸光電センサを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
多光軸光電センサに内蔵される複数の光学系ユニットの各々のユニットの一方の端に位置する光学系部品から投光又は受光する第１の略円形断面の光ビーム形状と、他端に位置する光学系部品から投光又は受光される第２の略円形断面の光ビームが、これら第１、第２の光ビームの互いに向かい合う部分を切り欠いた断面形状を有することを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより達成される。
【００２２】
ユニットの両端の第１、第２の光ビームの断面形状が、これら第１、第２の光ビームの互いに向かい合う部分を切り欠いた形状となるようにするのに、例示として、光学系部品を構成する例えば円形レンズの一部に遮光塗料を塗布する、レンズの外側に配置するカバー部材の一部に遮光材料を設ける、光電素子とレンズとの間の導光路を形成するレンズホルダの内面の断面の一部を直線で構成し、残部を円弧で構成する等の光ビームの断面形状を変えるための手段を挙げることができる。
【００２３】
また、本発明の第２の観点によれば、
多光軸光電センサに含まれる複数の光学系ユニットに一体成形された光学系部品が形成する光ビームの断面形状を、各々のユニットの一方の端に位置する第１の光学系部品と、他端に位置する第２の光学系部品との互い向かい合う部分に設けられた遮光手段により、これら第１、第２の光学系部品の光ビームの断面形状が互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより上記の技術的課題が達成される。
【００２４】
また、本発明の第３の観点によれば、上記の技術的課題は、
複数の光学系ユニットを組み付けることにより製造される多光軸光電センサであって、各々の光学系ユニット内の隣接する光学系部品間の最外周離間距離よりも、隣接する光学系ユニット間の隣接する光学系部品間の最外周離間距離が小さいことを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより達成される。
【００２５】
また、本発明の第４の観点によれば、上記の技術的課題は、
複数のレンズを一体成形したレンズプレートを複数組み込んだ多光軸光電センサであって、該レンズプレートの両端に位置する一方のレンズと他方のレンズの互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより達成される。
【００２６】
また、本発明の第５の観点によれば、上記の技術的課題は、
多光軸光電センサの両端に位置する第１、第２の光学系部品により形成される第１、第２の光ビームの断面形状が、中央に位置する光学系部品により形成される第３の光ビームの断面形状に比べて、第１、第２の光ビームの互いに向かい合う部分を切り欠いた形状を有することを特徴とする多光軸光電センサ提供することにより達成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を添付の図６、図７に基づいて説明する。ここに図示の実施の形態は、複数のレンズを一体成形したレンズプレートに関連したものであるが、これは、多光軸光電センサの光ビームの断面形状に関する本発明を具現化する単なる一例に過ぎない。また、レンズプレートに含まれる各レンズの形状は、実質的に光ビームの断面形状を形作るものであり、したがって、レンズの形状の説明は、光ビームの断面形状を実質的に説明しているものであると理解されたい。
【００２８】
図６は多光軸光電センサの正面図である。多光軸光電センサ１００は、第１〜第３の３つの光学系ユニット１０１〜１０３を含み、このユニット１０１〜１０３は、投光素子又は受光素子の他に、これら投光素子又は受光素子に関連した光を誘導する実質的に円筒状の導光路（上述した特開平１０−２５５６１４号公報ではレンズホルダと呼ばれている）などを含み、このレンズホルダはユニット１０１〜１０３と一体に成形される。多光軸光電センサ１００は、ユニット１０１〜１０３と第１〜第６の６つのレンズプレート１０５〜１１０とを組み込むことにより、２４個の光学系部品を等間隔に離間して一列に並んで配置した２４光軸の多光軸光電センサとして作られており、各レンズプレート１０５〜１１０には、夫々、４つのレンズ１１１〜１１４が一体成形されている。
【００２９】
４つのレンズ１１１〜１１４のうち、両端に位置する２つのレンズ１１１、１１４の間に挟まれた中央の２つのレンズ１１２、１１３は円形形状である。これに対して、端に位置する２つの端レンズ１１１、１１４は、互いに向かい合う側がレンズの配列方向軸線Ｌに対して直交する直線１１５で構成され、残部が円弧１１６で構成された形状を有する。換言すれば、端レンズ１１１、１１４は、中央レンズ１１２、１１３の円形輪郭の一部を直線１１５で切り欠いた形状を有する。
【００３０】
これによれば、多光軸光電センサ１００の光軸間距離は全て等しいが、隣接する２つのレンズプレート１０５と１０６との間、１０６と１０７との間、１０７と１０８との間、１０８と１０９との間、１０９と１１１との間の端レンズ１１６と端レンズ１１１の最外周離間距離つまり最小検出体の直径は、例えば２つの中央レンズ１１２と１１３の設計上の最外周離間距離つまり最小検出体の直径よりも円形形状の一部を切り欠いた分だけ小さくなる。したがって、端レンズ１１１、１１６の一部を切欠くことにより、隣接するレンズプレート間の端レンズ１１１と１１６との間の最外周離間距離が小さくなった分で、レンズプレート１０５〜１１０の組み付けの際のバラツキを吸収することが可能になる。
【００３１】
換言すれば、多光軸光電センサ１００が形成するライトカーテンの最小検出体の直径を、２つの中央レンズ１１２と１１３とで規定される最小検出体の直径と同じにするのであれば、端レンズ１１１、１１６の一部を切欠くことにより、レンズプレート１０５〜１１０の組み付けの際のバラツキを、端レンズ１１１、１１６の切欠き部分で吸収することができる。
【００３２】
上記の好ましい実施の形態では、４つのレンズを一体成形したレンズプレートを例に説明したが、図７に示すように２つのレンズ２０１、２０２を一体成形したレンズプレート２００の場合においても同様である。この場合、レンズプレート２００に含まれる２つレンズ２０１、２０２が、レンズプレート２００の端に位置する端レンズということになり、この２つの端レンズ２０１、２０２が、前述した実施の形態の場合と同様に、互いに向かい合う側がレンズの配列方向軸線Ｌに対して直交する直線１１５で構成され、残部が円弧１１６で構成された形状を有する。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、図５に例示したように、複数の多光軸光電センサを接続して拡大したライトカーテンを作る場合、各多光軸光電センサの両端に位置する光学系部品の光ビームの断面形状が、多光軸光電センサの中央に位置する光学系部品の略円形断面の光ビームに比べて、両端の光ビームの互いに向かい合う部分つまり内方側の部分を切り欠いた形状にすることで、設計上、隣接する多光軸光電センサ間の最小検出体の直径が比較的小さなるようにすればよい。
【００３４】
光ビームの断面形状に関する本発明を具現化するのに、例えば特開平１０−７４４３２号公報や特開２００１−１３５２０８号公報に開示のような光学系ユニットに含まれる光路を形成するユニットと一体成形されるレンズホルダ内部の導光路の断面形状や、この導光路の一部を遮光する遮蔽部材を設けたり、或いは、レンズの一部を遮光する遮蔽部材を設ける又はレンズの一部に遮光性塗料を塗布するなどの手段によってもよい。
【００３５】
図８は、光学系ユニット１０１〜１０３（図６）に一体的に形成された４つのレンズホルダ３００（素子ホルダとも呼ばれる）と、前述したレンズプレート１０７、１０８（図６）で説明した一部切欠き端レンズ１１１、１１４との組み合わせを例示するものである。
【００３６】
４つのレンズホルダ３００は、夫々が投光素子又は受光素子３０１を位置決めした状態で保持することができるものであるが、この図８から理解できるように、４つのレンズホルダ３００のうちユニット１０１〜１０３の端に位置する端ホルダ３００ａ、３００ｂの導光路３０２の周囲壁の断面形状が、端レンズ１１１、１１４の形状と実質的に同じ形状となるように、互いに対応する部分を直線３０３で切り欠いた形状を有している。この端レンズ１１１、１１４の一部切欠き形状と端ホルダ３００ａ、３００ｂの一部切欠き断面形状との組み合わせにより光ビームの一部切欠き断面形状を形成することができることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】多光軸光電センサの業界で用いられている最小検出体を説明するための図である。
【図２】図１と同様に、最小検出体を説明するための図である。
【図３】従来の多光軸光電センサで採用されたレンズ形状を説明するための図である。
【図４】多光軸光電センサの構成部品の組み付けに伴う最小検出体の直径のバラツキを説明するための図である。
【図５】複数の多光軸光電センサで幅広いライトカーテンを作る場合に、隣接する多光軸光電センサ間での最小検出体の直径のバラツキを説明するための図である。
【図６】実施の形態の多光軸光電センサで採用されたレンズプレートを構成するレンズの形状を説明するための図である。
【図７】図６と同様にレンズプレートに関するものであるが、このレンズプレートに２つのレンズが一体成形される場合の実施の形態を説明するための図である。
【図８】端レンズを一部切欠き形状と、これに対応した断面形状を有するレンズホルダの導光路との組み合わせを説明するための図である。
【符号の説明】
１００      多光軸光電センサ
１０１〜１０３  光学系ユニット
１０５〜１１０  レンズプレート
１１１〜１１４  レンズ
１１１、１１４  端レンズ
【図１】
2004165008.tif 000003
【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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【図８】
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