(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光レンズと、この投光レンズを介して前方に光を射出する遠距離用投光素子と、受光レンズと、この受光レンズを介して前方から入来する光を受光する受光素子とを備え、
前方に位置する検出対象が所定距離外の遠距離範囲にある場合、その遠距離範囲にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するとともに、前方に位置する検出対象が前記所定距離内にある場合、その所定距離内にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲外に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと前記受光レンズおよび受光素子の組みとが離間して設けられる反射型光電センサであって、
前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを一組、
前記受光レンズおよび受光素子の組みを二組備え、
それぞれ前方に光を射出する２個の近距離用投光素子をさらに備え、
前記受光レンズおよび受光素子の各組みの間に前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを配置するとともに、
前記所定距離内の近距離範囲にある検出対象で前記近距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと一方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に一方の近距離用投光素子を配置し、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと他方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に他方の近距離用投光素子を配置してなることを特徴とする反射型光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を前方に射出して検出対象で反射した光を受光する反射型光電センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来の反射型光電センサの構成図を示す。図３において、従来の反射型光電センサは、投光レンズ１と、この投光レンズ１を介して前方に光を射出する投光素子２と、受光レンズ３と、この受光レンズ３を介して前方から入来する光を受光する受光素子４と、これらの各部品を保持するセンサボディ（筐体）６PAとを備えている。
【０００３】
投光素子２および受光素子４は図示しない基板に実装され、これら投光素子２および受光素子４と投光レンズ１および受光レンズ３は、図３に示すようにセンサボディ６PAによって幾何学的に位置決めされる。
【０００４】
投光素子２は、電流を流すと発光するＬＥＤまたはレーザダイオードなどである。受光素子４は、受光面における入射光の位置の移動に応じて出力が変化するＰＳＤ（位置検出素子）または２分割ＰＤ（フォトダイオード）などである。
【０００５】
このような構成の反射型光電センサでは、投光素子２が赤外線などの光を射出すると、その光は、投光レンズ１で集光された後、前方に検出対象があればその検出対象で反射する。そして反射した光が受光レンズ３で集光された後に受光素子４で受光されたとすると、受光された光は電気的信号に変換されて反射型光電センサの出力信号として用いられる。
【０００６】
ところで、この種の反射型光電センサでは、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとの離間距離、より具体的には、投光レンズ１と受光レンズ３との離間距離ＢＬ１、並びに投光素子２と受光素子４との離間距離ＢＬＤ１が短いと、遠方の検出対象に対する検出分解能が悪くなるという問題がある。
【０００７】
図４に図３の構成では遠方の検出対象に対する検出分解能が悪くなる様子を示す。図４の検出対象ＤＯは図３のそれよりも遠い位置（Ｌ２＞Ｌ１）にあり、反射型光電センサ自体は図３のそれと同じものである。
【０００８】
図３に示すように、検出対象が図４のそれよりも近い位置にある場合、検出対象ＤＯが位置Ｐ３から位置Ｐ４にまたは位置Ｐ４から位置Ｐ３に移動したとき、その移動距離ΔＬに対応する受光素子４の受光面上での変位長はΔＬ１となる。
【０００９】
これに対し、図４に示すように、検出対象が図３のそれよりも遠い位置にある場合、検出対象ＤＯが位置Ｐ１から位置Ｐ２にまたは位置Ｐ２から位置Ｐ１に、図３の場合と同じ距離だけ移動したとき、その移動距離ΔＬに対応する受光素子４の受光面上での変位長はΔＬ２となり、このΔＬ２は明らかにΔＬ１よりも短くなる。つまり、検出対象が遠い位置にあるほど、同じ距離だけ移動したとしても、受光素子４上の変位が幾何学的に小さくなるので、検出素子４から出力される信号変化も小さくなり、センサ感度が悪くなるのである（例えばＬ１≪Ｌ２のとき、ΔＬ１≫ΔＬ２となり、ΔＬ２≒０となる）。この場合、ΔＬ２を受光素子４にて電気信号に変換することが難しくなる。
【００１０】
図５に図３，図４のものよりも遠方の検出対象に対する検出分解能を良くした反射型光電センサの構成図を示す。図５の反射型光電センサは、投光レンズ１と、投光素子２と、受光レンズ３と、受光素子４とを図３，４の反射型光電センサと同様に備えているほか、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとを、図３，４よりも離して保持するセンサボディ６PBを備えている。つまり、図５の反射型光電センサでは、投光レンズ１と受光レンズ３との離間距離ＢＬ２は図３，４のＢＬ１よりも長く、投光素子２と受光素子４との離間距離ＢＬＤ２は図３，４のＢＬＤ１よりも長くなっている。
【００１１】
このように離間距離ＢＬ２，ＢＬＤ２をより長く設定することにより、遠方の検出対象に対する検出分解能を良くすることができる。例えば、図５に示すように、図４と同様に検出対象ＤＯが位置Ｐ１から位置Ｐ２にまたは位置Ｐ２から位置Ｐ１に移動したとすると、その移動距離ΔＬに対応する受光素子４の受光面上での変位長はΔＬ３となり、このΔＬ３は明らかに図４のΔＬ２よりも長くなるので、検出素子４から出力される信号変化がより大きくなり、センサ感度が良くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５の反射型光電センサでは、前方に検出不能範囲（不感帯ともいう）が生じるという課題がある。
【００１３】
図６に図５の反射型光電センサにおける不感帯の説明図を示す。離間距離ＢＬ２，ＢＬＤ２を長めに設定すると、図６に示すように、前方に位置する検出対象が所定距離Ｄ外の遠距離範囲にある場合、その遠距離範囲にある検出対象で投光素子２から射出された光が受光素子４の受光範囲内に反射するが、前方に位置する検出対象が所定距離Ｄ内にある場合、その所定距離Ｄ内にある検出対象で投光素子２から射出された光が受光素子４の受光範囲外に反射する。図６の例では、所定距離Ｄの遠端に検出対象が位置するとき、その検出対象で反射した光が受光素子４の受光範囲の外縁に入光することになるので、所定距離Ｄ内に検出対象が位置すれば、その検出対象で反射した光はもはや受光素子４の受光範囲に入光することができなくなるから、所定距離Ｄ内が不感帯の範囲となる。そして、この不感帯の範囲は、離間距離ＢＬ２，ＢＬＤ２をより長く設定するほどより拡大する。
【００１４】
この課題を解決するべく、従来では、図３の構成の反射型光電センサと図５の構成の反射型光電センサとを併用する場合がある。しかし、異なる種類の反射型光電センサを２個使用する構成では、設置スペースの確保およびコスト高が新たな課題となる。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、別の反射型光電センサと併用することなく、遠距離範囲にある検出対象に対する検出分解能を上げることができるとともに、不感帯の範囲を縮小することができる反射型光電センサを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、投光レンズと、この投光レンズを介して前方に光を射出する遠距離用投光素子と、受光レンズと、この受光レンズを介して前方から入来する光を受光する受光素子とを備え、前方に位置する検出対象が所定距離外の遠距離範囲にある場合、その遠距離範囲にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するとともに、前方に位置する検出対象が前記所定距離内にある場合、その所定距離内にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲外に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと前記受光レンズおよび受光素子の組みとが離間して設けられる反射型光電センサであって、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを一組、前記受光レンズおよび受光素子の組みを二組備え、それぞれ前方に光を射出する２個の近距離用投光素子をさらに備え、前記受光レンズおよび受光素子の各組みの間に前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを配置するとともに、前記所定距離内の近距離範囲にある検出対象で前記近距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと一方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に一方の近距離用投光素子を配置し、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと他方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に他方の近距離用投光素子を配置してなることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施形態について説明する前に、本発明に関連した参考例について説明する。
（参考例）
図１は本発明に関連した参考例の反射型光電センサの構成図であり、この図を用いて参考例について説明する。
【００２１】
参考例の反射型光電センサは、図１に示すように、投光レンズ１と、ＬＥＤまたはレーザダイオードなどによりなり投光レンズ１を介して前方に光を射出する遠距離用の投光素子２と、受光レンズ３と、ＰＳＤまたは２分割ＰＤなどによりなり受光レンズ３を介して前方から入来する光を受光する受光素子４と、レンズ一体型形状のＬＥＤまたはチップＬＥＤ（図では砲弾形状のＬＥＤ）によりなり前方に光を射出する近距離用の投光素子５と、これらの各部品を保持するセンサボディ６とを備えている。
【００２２】
このセンサボディ６は、前方に位置する検出対象が所定距離Ｄ外の遠距離範囲ＲLDにある場合、遠距離範囲ＲLDにある検出対象で投光素子２から射出された光が受光素子４の受光範囲内に反射するとともに、前方に位置する検出対象が所定距離Ｄ内にある場合、所定距離Ｄ内にある検出対象で投光素子２から射出された光が受光素子４の受光範囲外（図では受光範囲外上方）に反射するように、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとを離間して保持している。図１の例では、図５の従来の反射型光電センサと同様に、投光レンズ１と受光レンズ３との離間距離はＢＬ２に設定され、投光素子２と受光素子４との離間距離はＢＬＤ２に設定されている。
【００２３】
また、センサボディ６は、所定距離Ｄ内の近距離範囲ＲSD（図１の例では近端側を除くＤの一部）にある検出対象で投光素子５から射出された光が受光素子４の受光範囲内に反射するように、投光素子５を、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとの間に配置して保持している。
【００２４】
上記構成の反射型光電センサによれば、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとを任意に適当な距離だけ離間することにより、検出対象が遠距離範囲ＲLDで前後方向に移動した場合におけるその移動距離に対応する受光素子４の受光面上での変位長を、任意に設定することができる。図１の例では、図５の反射型光電センサと同様に、離間距離ＢＬ２，ＢＬＤ２に設定されているので、遠距離範囲ＲLDにおいて、検出対象ＤＯが位置Ｐ１から位置Ｐ２にまたは位置Ｐ２から位置Ｐ１に、図５の場合と同じ距離だけ移動したとすれば、その移動距離ΔＬに対応する受光素子４の受光面上での変位長は、図５と同様にΔＬ３となる。
【００２５】
この場合、図５の従来構成例では、図６で説明したように不感帯の範囲Ｄが生じることになるが、参考例では、投光素子５を設け、この投光素子５から射出された光が所定距離Ｄ内の近距離範囲ＲSDにある検出対象で受光素子４の受光範囲内に向けて反射するようにしたので、近距離範囲ＲSDの分だけ不感帯の範囲Ｄを縮小することができる。図１の例では、不感帯の範囲Ｄのほとんどが近距離範囲ＲSDでカバーされている。
【００２６】
以上、参考例によれば、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとを任意に適当な距離だけ離すことにより、遠距離範囲にある検出対象に対する検出分解能を上げることができる。
【００２７】
近距離範囲ＲSDにある検出対象で投光素子５から射出された光が受光素子４の受光範囲内に反射するように、投光素子５が、投光レンズ１および投光素子２の組みと受光レンズ３および受光素子４の組みとの間に配置されるので、不感帯の範囲Ｄを縮小することができる。この場合、従来の反射型光電センサと比較した場合、投光素子５を１個追加するだけであるから、安価であるほか、別の反射型光電センサと併用することなく、寸法を大きくすることなく不感帯の範囲Ｄを縮小することができる。
【００２８】
さらに、近距離用の投光素子５が砲弾形状のＬＥＤまたはチップＬＥＤによりなるので、近距離用の投光素子と投光レンズとを使用する構成と比べ、小型化およびコスト低減が可能となる。また、一般的な部品であるので、入手が容易である。
【００２９】
（実施形態）
図２は本発明に係る実施形態の反射型光電センサの構成図であり、この図を用いて実施形態について説明する。
【００３０】
実施形態の反射型光電センサは、図２に示すように、投光素子５を２個、投光レンズ１および遠距離用の投光素子２の組みを一組、そして受光レンズ３および受光素子４の組みを二組備えるとともに、これらの各組みの間に投光レンズ１および投光素子２の組みを配置し、この投光レンズ１および投光素子２の組みと一方の組みの受光レンズ３および受光素子４との間に一方の投光素子５を配置し、そして投光レンズ１および投光素子２の組みと他方の組みの受光レンズ３および受光素子４との間に他方の投光素子５を配置して保持するセンサボディ６Ａを備えている。
【００３１】
このような構成の反射型光電センサでも、一方の組みの受光レンズ３および受光素子４と、投光レンズ１および投光素子２の組みと、これらの間に設けられる投光素子５とが参考例の反射型光電センサと同様に機能し、他方の組みの受光レンズ３および受光素子４と、投光レンズ１および投光素子２の組みと、これらの間に設けられる投光素子５とが参考例の反射型光電センサと同様に機能するから、参考例と同様に、別の反射型光電センサと併用することなく、遠距離範囲にある検出対象に対する検出分解能を上げることができるとともに、不感帯の範囲を縮小することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明は、投光レンズと、この投光レンズを介して前方に光を射出する遠距離用投光素子と、受光レンズと、この受光レンズを介して前方から入来する光を受光する受光素子とを備え、前方に位置する検出対象が所定距離外の遠距離範囲にある場合、その遠距離範囲にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するとともに、前方に位置する検出対象が前記所定距離内にある場合、その所定距離内にある検出対象で前記遠距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲外に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと前記受光レンズおよび受光素子の組みとが離間して設けられる反射型光電センサであって、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを一組、前記受光レンズおよび受光素子の組みを二組備え、それぞれ前方に光を射出する２個の近距離用投光素子をさらに備え、前記受光レンズおよび受光素子の各組みの間に前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みを配置するとともに、前記所定距離内の近距離範囲にある検出対象で前記近距離用投光素子から射出された光が前記受光素子の受光範囲内に反射するように、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと一方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に一方の近距離用投光素子を配置し、前記投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと他方の組みの受光レンズおよび受光素子との間に他方の近距離用投光素子を配置してなるので、別の反射型光電センサと併用することなく、投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと受光レンズおよび受光素子の組みとを任意に適当な距離だけ離すことにより、遠距離範囲にある検出対象に対する検出分解能を上げることができ、近距離範囲にある検出対象で近距離用投光素子から射出された光が受光素子の受光範囲内に反射するように、近距離用投光素子を、投光レンズおよび遠距離用投光素子の組みと受光レンズおよび受光素子の組みとの間に配置することにより、不感帯の範囲を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関連した参考例の反射型光電センサの構成図である。
【図２】  本発明に係る実施形態の反射型光電センサの構成図である。
【図３】  従来の反射型光電センサの構成図である。
【図４】  図３の構成では遠方の検出対象に対する検出分解能が悪くなる様子を示す図である。
【図５】  図３，図４のものよりも遠方の検出対象に対する検出分解能を良くした反射型光電センサの構成図である。
【図６】  図５の反射型光電センサにおける不感帯の説明図である。
【符号の説明】
１  投光レンズ
２  投光素子
３  受光レンズ
４  受光素子
５  投光素子
６，６Ａ  センサボディ
【図１】
0003778085.tif 000002
【図２】
0003778085.tif 000003
【図３】
0003778085.tif 000004
【図４】
0003778085.tif 000005
【図５】
0003778085.tif 000006
【図６】
0003778085.tif 000007