(57)【要約】【課題】外乱光を遮光する光学フィルタを着脱可能に装着することで、簡単な構成で、必要に応じた外乱光対策を行うことができる光学センサを提供する。【解決手段】光電センサ１００のホルダ２００に着脱可能に装着され、受光部が受光する光のうち、投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含む光学フィルタ１７を備えた。【選択図】図２
2017076493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光する受光部を備えた光電センサであって、
前記光電センサのホルダに着脱可能に装着され、前記受光部が受光する光のうち、投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含む光学フィルタ
を備えた光電センサ。
【請求項２】
前面入光表示灯をさらに備え、
前記光学フィルタは、前記投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分である前面入光表示灯から出力される光の波長を阻止帯域に含む
ことを特徴とする請求項１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、外乱光を除去する光学フィルタを備えた光電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは、照明光などの外乱光を受けると誤動作することがある。特に昨今、高周波で駆動されるＬＥＤ照明が普及してきたことに伴い、光電センサが、誤動作しやすい環境に設置される場合も増えてきている。
【０００３】
一方、干渉光が頻繁に入射する使用環境において光電センサの干渉防止率を向上させる技術として、投光パルスの出力開始タイミングを遅らせたり、投光周期を遅延時間分だけ加算して新たな投光周期とすることによって、干渉光がとぎれる合間を捕らえて検出動作を行うようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６９２４８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１に開示されているような投光タイミングを遅延させる技術は、干渉光の入射を防ぐ仕組みを備えたものではないため、ＬＥＤ照明のような、短い周期で連続的に入射する干渉光に対しては、投光タイミングを遅延させても、当該遅延させたタイミングで次の周期の干渉光を受光すると誤動作を防ぐことができないという課題があった。
【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、外乱光を遮光する光学フィルタを着脱可能に装着することで、簡単な構成で、必要に応じた外乱光対策を行うことができる光電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】
【０００７】
この発明に係る光電センサは、光を受光する受光部を備えた光電センサであって、光電センサのホルダに着脱可能に装着され、受光部が受光する光のうち、投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含む光学フィルタを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、外乱光を遮光する光学フィルタを着脱可能に装着することで、簡単な構成で、必要に応じた外乱光対策を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光電センサの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光電センサが備える光学フィルタについて説明する図であり、図２（ａ）は、光学フィルタを装着した状態の光電センサの断面図であり、図２（ｂ）は、光学フィルタを装着した状態の光電センサの斜視図であり、図２（ｃ）は、光学フィルタを取り外した状態の光電センサの斜視図である。
【図３】実施の形態１において、光学フィルタとして用いるのに望ましいフィルタ特性の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光電センサの構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光電センサが備える光学フィルタについて説明する図であり、図５（ａ）は、光学フィルタを装着した状態の光電センサの断面図であり、図５（ｂ）は、光学フィルタを装着した状態の光電センサの斜視図であり、図５（ｃ）は、光学フィルタを取り外した状態の光電センサの斜視図である。
【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に係る光電センサ１００の断面図である。
なお、この実施の形態１では、光電センサ１００は、反射型の光電センサを想定している。
光電センサ１００は、図１に示すように、光電センサ１００のホルダ２００の背面側に備えられたプリント基板１６に、投光素子１１および受光素子１３を装着する。
また、光電センサ１００は、光電センサ１００のホルダ２００の前面部に設けたレンズ装着部１５０に、投光レンズ１２と受光レンズ１４とを一体に成形したレンズ体１５を装着する。
【００１１】
投光素子１１と投光レンズ１２とで、投光部を構成する。
投光素子１１は、例えば、赤外ＬＥＤ等で構成され、検出体に光を投光する。
投光レンズ１２は、投光素子１１により投光された光を集光する。
【００１２】
受光素子１３と受光レンズ１４とで、光を受光する受光部を構成する。
受光レンズ１４は、投光部から投光され、検出体で反射された光を集光する。
受光素子１３は、受光レンズ１４が集光した光を受光する。受光素子１３は、例えば、フォトダイオードにより構成される。
受光部が受光した光の受光強度に基づいて、検出部（図示を省略する）が、物体、すなわち、検出体の有無を検出する。
【００１３】
また、光電センサ１００は、図２に示すように、光電センサ１００のホルダ２００に、前面部のレンズ装着部１５０、すなわち、投光レンズ１２と受光レンズ１４を覆うように装着される光学フィルタ１７を備える。
光学フィルタ１７は、光電センサ１００のホルダ２００に着脱可能に装着され、図２（ａ）は、光学フィルタ１７を装着した状態の光電センサ１００の断面図であり、図２（ｂ）は、光学フィルタ１７を装着した状態の光電センサ１００の斜視図であり、図２（ｃ）は、光学フィルタ１７を取り外した状態の光電センサ１００の斜視図である。
【００１４】
光学フィルタ１７は、投光部から投光された、具体的には、少なくとも投光部から投光され、検出体で反射された光の波長域を含む光を通過させるとともに、光電センサ１００の動作に悪影響を及ぼす外乱光の波長を含め、前述の通過させる波長域と大きく逸脱した波長域の光を遮光するよう構成する。すなわち、光学フィルタ１７は、投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含むフィルタとして構成される。
光学フィルタ１７の特性は、短波長カット特性、長波長カット特性、バンドパス特性など、様々の特性から、用途に応じて選定すればよく、光電センサ１００で使用する波長と、外乱光の波長とから、利用形態に応じて最適な特性のフィルタを選定する。
【００１５】
本実施の形態では、例えば、投光素子１１に赤外ＬＥＤを用いる光電センサ１００において、光電センサ１００外に設置された赤色ＬＥＤの光（外乱光）を受光することにより誤動作が生じてしまう場合を想定する。このような場合であれば、赤外光を通過するとともに、除去対象とする光成分である赤色光を遮光する特性を持つフィルタを用いることが適しているので、赤外ＬＥＤの波長と赤色ＬＥＤの波長の間にカット特性を有するフィルタを選定する。この場合のフィルタの具体例としては、蒸着フィルタや、多層膜フィルタがある。また、別のフィルタの具体例として、着色した透明材料でフィルタを製作してもよい。
図３は、本実施の形態において、光学フィルタ１７として用いるのに望ましいフィルタ特性の例を示す図である。
図３は、６５０ｎｍ以下の波長（赤色）について略０％に遮光し、６５０ｎｍ以上、８５０ｎｍ以下の波長について透過率が略０％から徐々に上昇して通過させ、８５０ｎｍ以上の波長（赤外）を略８６％程度の透過率で通過させるよう構成されたフィルタの特性を表わしている。
なお、この発明で言う通過と遮光とは、それぞれ、透過率１００％と０％とを意味するものではない。例えば、８００ｎｍ（この波長の透過率は８０％）の投光素子を用いた光電センサが、７００ｎｍ（この波長の透過率は１０％）の光を用いたセンサの信号を受ける場合など、外乱光と信号光の弁別を充分に可能とすることにより、光電センサの誤動作の回避として有効な作用をもたらすものであれば、本願発明の趣旨に沿ったものとして取り扱うことが可能である。
【００１６】
光学フィルタ１７は係合部１７１を有し、当該係合部１７１がホルダ２００に設けられた光学フィルタ装着部２０１に嵌められることで、光学フィルタ１７が光電センサ１００に装着される。
【００１７】
以下、図１，図２を用いて説明した、光学フィルタ１７を備える光電センサ１００による外乱光減衰方法について説明する。
ここでは、一例として、光源である投光素子１１に赤外光を使用する光電センサ１００が、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの合成色による照明光で誤動作する場合の外乱光減衰方法を説明する。
【００１８】
まず、光電センサ１００で使用する投光素子１１の波長と、外乱光の波長とから、最適な特性の光学フィルタ１７を選定する。
この場合は、赤外光を通過し、赤色、緑色、青色を遮光する特性のフィルタを選定することが望ましい。フィルタ特性の一例として、赤外光の波長以上を通過し、赤色光の波長以下を遮光する短波長カットフィルタがある。例えば、投光素子１１の波長が８００ｎｍ以上の場合、図３で示したような特性のフィルタがここでも有効である。
なお、ここでは、光電センサ１００の設置後、光学フィルタ１７を選定することとするが、これに限らず、例えば、光電センサ１００を設置しようとする場所が外乱光による影響を受ける場所だと判明している場合などは、予め、光電センサ１００の投光素子１１および外乱光の波長から光学フィルタ１７を選定しておくようにしてもよい。
【００１９】
そして、光電センサ１００のホルダ２００の前面部に光学フィルタ１７を装着すると、受光レンズ１４を覆うことができる。
これにより、光学フィルタ１７によって、受光部は、ＬＥＤ照明からの光を遮光でき、投光部から投光される赤外光のみ受光することができるようになり、光電センサ１００の誤動作を抑制することができる。
【００２０】
また、光学フィルタ１７を装着後、例えば、照明設備が更新されるなどして、照明光の波長分布や強度が変化し、光電センサ１００が誤動作することがあり得るが、光学フィルタ１７は着脱可能であるので、このような場合には、光学フィルタ１７をフィルタ性能の異なるものに交換して光電センサ１００の誤動作を防ぐこともできる。
このように、光学フィルタ１７を着脱可能としたことで、簡単な構成で、必要に応じた柔軟な外乱光対策を実施することができる。
【００２１】
また、照明等による誤動作の有無は、光電センサ１００を現場に設置してから発覚することが多いが、例えば、光電センサ１００設置後に、設置した現場において外乱光による誤動作の可能性があると判断された場合でも、光学フィルタ１７を装着すれば、外乱光を遮光するようにすることができる。このように、設置場所によって、柔軟な外乱光対策を実施することもできる。
【００２２】
また、例えば、複数の光電センサ１００を利用する場合に、光学フィルタ１７を装着して、他の光電センサ１００からの光を遮光するなど、利用形態に応じた、柔軟な外乱光対策を実施することもできる。
【００２３】
なお、この実施の形態１では、一例として、光源である投光素子１１は赤外光を使用し、光学フィルタ１７によって赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの合成色による照明光からの光を遮光する場合を説明したが、投光素子１１に赤外光を使用する光電センサ１００に限らず、例えば、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤ等、光源として使用し得る投光素子１１を備えたあらゆる光電センサ１００に、上述した構成を適用することができる。すなわち、光源として使用し得る投光素子１１を備えたあらゆる光電センサ１００において、光学フィルタ１７によって、投光部から投光された光とは波長が異なる光を遮光するようにすることができる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によると、光電センサ１００のホルダ２００に着脱可能に装着され、受光部が受光する光のうち、投光部が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含むフィルタとして構成される光学フィルタ１７を備えるようにしたので、簡単な構成で、必要に応じた外乱光対策を行うことができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１では、光電センサ１００に光学フィルタ１７を装着して外乱光を減衰する実施の形態について説明したが、この実施の形態２では、前面入光表示灯を備える光電センサにおいて、光学フィルタ１７が、外乱光を減衰する役割に加え、さらに、可視光である前面入光表示灯の光が光電センサ１００の外部に漏れないようにする役割を果たす実施の形態について説明する。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態２に係る光電センサ１０１の構成図である。
なお、この実施の形態２では、光電センサ１０１として、透過型光電センサの受光器を想定している。
また、実施の形態１において、図１を用いて説明した光電センサ１００と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
この発明の実施の形態２に係る光電センサ１０１は、実施の形態１に係る光電センサ１００とは、投光素子１１と投光レンズ１２を備えず、可視光ＬＥＤ１８ａおよび前面入光表示灯用レンズ１８ｂで構成される前面入光表示灯１８をさらに備える点が異なるのみである。
【００２７】
前面入光表示灯１８は、光電センサ１０１の前面部に備えられる。当該前面入光表示灯１８は、投光器（図示を省略する）から投光された光を受光している場合に点灯あるいは点滅することで、受光の有無を前方から容易に確認するためのものであり、主に光電センサ１０１の設置時に、位置決め、すなわち、光軸合わせのために用いられる。なお、前面入光表示灯１８が点灯あるいは点滅することによって出力される光は、このように、主に光電センサ１０１の設置時に使用されるものであるが、光電センサ１０１設置後も、前面入光表示灯１８は点灯あるいは点滅し続けるため、前面入光表示灯１８からの光は出力され続ける。
なお、ここでは、図４に示すように、前面入光表示灯１８は、受光レンズ１４の下側に備えられるようにしたが、これに限らず、前面入光表示灯１８は、前面入光表示灯１８が点灯あるいは点滅することによって出力される光が光電センサ１０１の前面から見える位置に備えられていればよい。
【００２８】
また、光電センサ１０１は、図５に示すように、光電センサ１０１のホルダ２００に、前面部のレンズ装着部１５０、すなわち、前面入光表示灯１８と受光レンズ１４を覆うように装着される光学フィルタ１７を備える。
光学フィルタ１７は、光電センサ１０１のホルダ２００に着脱可能に装着され、図５（ａ）は、光学フィルタ１７を装着した状態の光電センサ１０１の断面図であり、図５（ｂ）は、光学フィルタ１７を装着した状態の光電センサ１０１の斜視図であり、図５（ｃ）は、光学フィルタ１７を取り外した状態の光電センサ１０１の斜視図である。
光学フィルタ１７は、投光器が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分の波長を阻止帯域に含むフィルタとして構成される。すなわち、光学フィルタ１７は、投光器が投光する光とは波長が異なる光を遮光する。
光学フィルタ１７の特性は、短波長カット特性、長波長カット特性、バンドパス特性など、様々の特性から、用途に応じて選定すればよく、光電センサ１０１で使用する波長と、外乱光の波長とから、利用形態に応じて最適な特性のフィルタを選定する。
光学フィルタ１７の光電センサ１０１への装着方法については、実施の形態１において図２を用いて説明した構成と同様であるため、重複した説明を省略する。
【００２９】
以下、図４，図５を用いて説明した、光学フィルタ１７を備える光電センサ１０１による外乱光減衰方法について説明する。
ここでは、一例として、投光器の投光素子（図示を省略する）に赤外光を使用し、当該投光素子から受光する光電センサ１０１が、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの合成色による照明光で誤動作する場合の外乱光減衰方法を説明する。
【００３０】
まず、光電センサ１０１が受光する、投光器の投光素子からの光の波長と、外乱光の波長とから、最適な特性の光学フィルタ１７を選定する。
この場合も、実施の形態１と同様、赤外光を通過し、赤色、緑色、青色を遮光する特性のフィルタを使用することが望ましい。フィルタ特性の一例として、赤外光の波長以上を通過し、赤色光の波長以下を遮光する短波長カットフィルタがある。仮に、投光素子の波長が８００ｎｍ以上であれば、実施の形態１において図３で示した特性のフィルタを使用してもよい。
そして、光電センサ１０１のホルダ２００の前面部に光学フィルタ１７を装着すると、受光レンズ１４を覆うことができる。
この時、光学フィルタ１７によって、正面から見て、受光レンズ１４ともに、前面入光表示灯１８も覆われる。したがって、前面入光表示灯１８から出力される光も、光学フィルタ１７によって遮光される。
【００３１】
これにより、光学フィルタ１７によって、受光素子１３は、ＬＥＤ照明からの光を遮光でき、投光器から投光される赤外光のみ受光することができるようになり、光電センサ１０１の誤動作を抑制することができる。
【００３２】
また、光学フィルタ１７を装着後、例えば、照明設備が更新されるなどして、照明光の波長分布や強度が変化し、光電センサ１００が誤動作することがあり得るが、光学フィルタ１７は着脱可能であるので、このような場合には、光学フィルタ１７をフィルタ性能の異なるものに交換して光電センサ１００の誤動作を防ぐこともできる。
このように、光学フィルタ１７を着脱可能としたことで、簡単な構成で、必要に応じた柔軟な外乱光対策を実施することができる。
【００３３】
また、照明等による誤動作の有無は、光電センサ１０１を現場に設置してから発覚することが多いが、例えば、光電センサ１０１設置後に、設置した現場において外乱光による誤動作の可能性があると判断された場合でも、光学フィルタ１７を装着すれば、外乱光を遮光するようにすることができる。このように、設置場所によって、柔軟な外乱光対策を実施することもできる。
【００３４】
また、例えば、複数の光電センサ１０１を利用する場合に、光学フィルタ１７を装着して、他の光電センサ１０１からの光を遮光するなど、利用形態に応じた、柔軟な外乱光対策を実施することもできる。
【００３５】
さらに、この実施の形態２では、光学フィルタ１７によって、前面入光表示灯１８からの光が遮光されるため、見栄えが悪いなどの課題も解消する。
例えば、電車のホームゲートの安全装置など、多くの人の目に触れるような場合、光電センサ１０１設置時には前面入光表示灯１８の光により位置決めを容易に行うことができるが、光電センサ１０１設置後は、前面入光表示灯１８の光は、電車の運転手にとっては、不要で邪魔な光になってしまう。このような場合に、光学フィルタ１７によって、当該不要で邪魔な光を遮光することができ、運転手はより安全に電車を運転することができる。
【００３６】
また、例えば、不審者を検知する監視装置などの場合、光電センサ１０１設置後は、前面入光表示灯１８の光が見える状態では、監視装置の意味を成さないが、光学フィルタ１７によって、前面入光表示灯１８の光を遮光することで、前面入光表示灯１８からの光が外部から見えることがなくなり、より監視に適した監視装置を提供することができる。
【００３７】
以上のように、実施の形態２によると、前面入光表示灯１８をさらに備え、光学フィルタ１７は、投光部（投光器）が投光する光の波長を通過帯域に含み、外乱光のうち除去対象とする光成分である前面入光表示灯１８から出力される光の波長を阻止帯域に含むフィルタとして構成したので、簡単な構成で、必要に応じた外乱光対策を行うことができるとともに、光電センサ１０１の設置後に不要となる、すなわち、可視光として光電センサ１０１外に出力されないほうが好ましい光となる前面入光表示灯１８の光を遮光することができる。
【００３８】
なお、この実施の形態１では、図２で示したように、光学フィルタ１７は、投光レンズ１２と受光レンズ１４の両方を覆うようにしたが、これに限らず、光学フィルタ１７は、受光レンズ１４を覆うようになっていればよい。
また、この実施の形態１，２では、光学フィルタ１７が係合部１７１を有し、ホルダ２００に光学フィルタ装着部２０１を設けるようにして、係合部１７１を光学フィルタ装着部２０１に嵌めることで光学フィルタ１７が光電センサ１００，１０１に装着されるようにしたが、光学フィルタ１７の装着方法はこれに限らず、例えば、光電センサ１００，１０１が装着用金具を備えるようにして、当該装着用金具に光学フィルタ１７を装着するようにしてもよいし、光学フィルタ１７を光電センサ１００，１０１のホルダ２００にネジ留めするようにしてもよく、光学フィルタ１７が光電センサ１００，１０１に着脱可能に装着されるようになっていればよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、光電センサ１００は、反射型の光電センサであることを想定したが、これに限らず、光電センサ１００は、透過型の光電センサとし、透過型の光電センサに上述した構成を適用することもできる。
また、上述した実施の形態２では、光電センサ１０１は、透過型の光電センサであることを想定したが、これに限らず、光電センサ１０１は、反射型の光電センサとし、反射型の光電センサに上述した構成を適用することもできる。
【００４０】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  投光素子
１２  投光レンズ
１３  受光素子
１４  受光レンズ
１５  レンズ体
１６  プリント基板
１７  光学フィルタ
１８  前面入光表示灯
１８ａ  可視光ＬＥＤ
１８ｂ  前面入光表示灯用レンズ
１００，１０１  光電センサ
１５０  レンズ装着部
１７１  係合部
２００  ホルダ
２０１  光学フィルタ装着部
【図１】
2017076493.tif 000003
【図２】
2017076493.tif 000004
【図３】
2017076493.tif 000005
【図４】
2017076493.tif 000006
【図５】
2017076493.tif 000007