JP6947065B2 - Limited reflective sensor - Google Patents
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Description
本発明は、センサに関し、特に発光部からの出射光を出射光用レンズを介して物体検知領域に向けて照射し、該物体検知領域に存在する物体からの反射光を反射光用レンズを介して受光部にて受光する限定反射型センサに関する。 The present invention relates to a sensor, in particular, irradiates an emitted light from a light emitting portion toward an object detection region through an outgoing light lens, and transmits reflected light from an object existing in the object detecting region through the reflected light lens. The present invention relates to a limited reflection type sensor that receives light at a light receiving unit.
従来から、物体が所定の位置に存在するか否かを検出するためのセンサとして、物体の検知領域を限定して発光部から出射光を照射し、検知領域で物体により反射された反射光を受光部で受光する限定反射型センサが提案されている(例えば、特許文献1等を参照)。 Conventionally, as a sensor for detecting whether or not an object exists at a predetermined position, the detection area of the object is limited to emit light emitted from a light emitting unit, and the reflected light reflected by the object in the detection area is emitted. A limited reflection type sensor that receives light at the light receiving unit has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and the like).
このような限定反射型センサでは、発光部から出射光用レンズを介して検知領域に対して出射光を照射し、受光用レンズを介して検知領域で物体により反射された反射光を受光部で受光する。受光部に反射光が入射すると、受光部により光が電気信号に変換されるため、受光部に生じる電圧変化を検出することで検知領域に物体が存在することを検知できる。したがって検知領域は、発光部から光が照射されるとともに受光部に光が到達できる範囲に限定される。このような検知領域の設定範囲は、出射光用レンズと受光用レンズの光学的設計により変更することが可能である。 In such a limited reflection type sensor, the light emitting portion irradiates the detection region with the emitted light via the emitting light lens, and the light receiving portion receives the reflected light reflected by the object in the detecting region via the light receiving lens. Receive light. When the reflected light is incident on the light receiving unit, the light is converted into an electric signal by the light receiving unit, so that the presence of an object in the detection region can be detected by detecting the voltage change generated in the light receiving unit. Therefore, the detection region is limited to the range in which the light is emitted from the light emitting portion and the light can reach the light receiving portion. The setting range of such a detection region can be changed by the optical design of the outgoing light lens and the light receiving lens.
特許文献1に示した従来技術の限定反射型センサでは、出射光用レンズと受光用レンズのそれぞれを非球面レンズとシリンドリカルレンズの組み合わせで構成している。これにより、内側に配したシリンドリカルレンズで近距離を検知し、外側に配した非球面レンズで遠距離を検知することで、近距離の検知範囲を維持したまま遠距離の検知範囲を拡大することができる。 In the conventional limited reflection type sensor shown in Patent Document 1, each of the emission light lens and the light receiving lens is composed of a combination of an aspherical lens and a cylindrical lens. As a result, the cylindrical lens placed on the inside detects the short distance, and the aspherical lens placed on the outside detects the long distance, thereby expanding the detection range of the long distance while maintaining the detection range of the short distance. Can be done.
上述した従来の限定反射型センサは、例えば近づいてくる物体を検出して一定の位置で停止させるために用いられるが、さらに広い範囲で物体を検知できることが望まれている。しかし、特許文献1の限定反射型センサでは、シリンドリカルレンズの曲率を変化させたとしても、より近距離の物体を検知することは、光学的設計の難易度が非常に高くなり困難であった。また、より近距離を検知領域に含めるためには、レンズを大型化して発光部および受光部の位置を変更する必要があり、限定反射型センサの小型化や設計自由度が低下してしまうという問題があった。 The conventional limited reflection type sensor described above is used, for example, to detect an approaching object and stop it at a fixed position, but it is desired that the object can be detected in a wider range. However, in the limited reflection type sensor of Patent Document 1, even if the curvature of the cylindrical lens is changed, it is difficult to detect an object at a shorter distance because the optical design becomes very difficult. In addition, in order to include a shorter distance in the detection area, it is necessary to increase the size of the lens and change the positions of the light emitting part and the light receiving part, which reduces the miniaturization of the limited reflection type sensor and the degree of freedom in design. There was a problem.
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、検知領域の遠距離側範囲を維持しながら、近距離側の検知領域を拡大することが可能な限定反射型センサを提供することにある。 The present invention was devised to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a limited reflection type sensor capable of expanding the detection area on the short distance side while maintaining the long distance side range of the detection area. To provide.
上記課題を解決するため本発明の限定反射型センサは、発光部からの出射光を出射光用レンズを介して物体検知領域に向けて照射し、該物体検知領域に存在する物体からの反射光を反射光用レンズを介して受光部にて受光する限定反射型センサであって、前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズは平板部と一体に形成され、前記平板部の前記物体検知領域と対向する第1面は略平坦面であり、前記第1面と反対側の第2面には前記出射光用レンズと前記反射光用レンズの間に分離溝が設けられており、前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズの前記第2面側には、それぞれ前記分離溝に近い側のトロイダルレンズ領域と、前記分離溝から遠い側の凸レンズ領域とを有し、前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズの前記第2面側での範囲をそれぞれレンズ幅W1,レンズ幅W2としたとき、前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズのそれぞれにおいて、前記トロイダルレンズ領域と前記凸レンズ領域との境界位置は、前記レンズ幅W1および前記レンズ幅W2の中心位置とは異なっており、前記発光部又は前記受光部は、前記境界位置よりも前記凸レンズ領域側に偏った位置に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the limited reflection type sensor of the present invention irradiates the light emitted from the light emitting unit toward the object detection area through the lens for the emitted light, and the reflected light from the object existing in the object detection area. This is a limited reflection type sensor that receives light from the light receiving portion via the reflected light lens. The emitted light lens and the reflected light lens are integrally formed with the flat plate portion, and the object detection region of the flat plate portion is formed. a first surface facing are substantially planar surfaces, wherein the second surface of the first surface and the opposite side is the separation groove is provided between the reflective light lens and the exit light lens, the exit the lens and the second surface side of the reflective light lens for Shako has a side toroidal lens area close to each of the separation grooves, the convex region remote from said isolation trenches, the emitting light lens When the range of the reflected light lens on the second surface side is the lens width W1 and the lens width W2, respectively, the toroidal lens region and the convex lens in the emitted light lens and the reflected light lens, respectively. The boundary position with the region is different from the center position of the lens width W1 and the lens width W2, and the light emitting portion or the light receiving portion is arranged at a position biased toward the convex lens region side with respect to the boundary position. It is characterized by being.
これにより、凸レンズ領域を用いて遠距離側での光照射と受光を行い、トロイダルレンズ領域を用いて近距離での光照射と受光を行うことで、検知領域の遠距離側範囲を維持しながら、近距離側の検知領域を拡大することが可能となる。また、トロイダルレンズ領域と凸レンズ領域との境界位置がレンズの中心位置と異なることで、発光部と受光部を配置する設計の自由度が向上する。 As a result, the convex lens region is used to irradiate and receive light on the long distance side, and the toroidal lens region is used to irradiate and receive light at a short distance, while maintaining the long distance side range of the detection region. , It is possible to expand the detection area on the short distance side. Further, since the boundary position between the toroidal lens region and the convex lens region is different from the center position of the lens, the degree of freedom in designing the light emitting portion and the light receiving portion is improved.
また、本発明の一実施態様では、前記境界位置は、前記中心位置よりも前記トロイダルレンズ領域側に偏っている。 Further, in one embodiment of the present invention, the boundary position is biased toward the toroidal lens region side with respect to the center position.
また、本発明の一実施態様では、前記境界位置は、前記中心位置よりも前記凸レンズ領域側に偏っている。 Further, in one embodiment of the present invention, the boundary position is biased toward the convex lens region side with respect to the center position.
また、本発明の一実施態様では、前記分離溝は、前記平板部の前記第2面側まで到達してテーパ形状に設けられている。 Further, in one embodiment of the present invention, the separation groove reaches the second surface side of the flat plate portion and is provided in a tapered shape .
本発明によれば、検知領域の遠距離側範囲を維持しながら、近距離側の検知領域を拡大することが可能な限定反射型センサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a limited reflection type sensor capable of expanding the detection area on the short distance side while maintaining the long distance side range of the detection area.
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1について、図面を参照して説明する。図1は、実施形態1に係る限定反射型センサ10の構成を模式的に示す図であり、図1(a)は模式斜視図であり、図1(b)は模式断面図である。図1(a)(b)に示すように、限定反射型センサ10は、筐体部11とレンズ12と、搭載基板13と、発光部14aと、受光部14bを備えている。
<Embodiment 1>
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are views schematically showing the configuration of the limited
筐体部11は、限定反射型センサ10の外形を構成して各部を保持する筐体であり、図1では略直方体の箱状の例を示している。筐体部11は、紫外光よりも長波長な光を透過しない材料で構成されており、例えば黒色に着色された樹脂を用いることができる。また、筐体部11には取付部11aと、レンズ収容部11bと、レンズ保持部11cと、発光収容部11dと、受光収容部11eが設けられている。筐体部11の形状は図1に示したものに限定されない。
The
取付部11aは、筐体部11の一対の側壁から略水平方向に突出して形成された平板状の部分であり、各々の略中央には締結穴が貫通して形成されている。取付部11aは、限定反射型センサ10を用いる装置等の各部に対して限定反射型センサ10を位置決めして固定するための部分であり、例えば装置に設けられた螺合部に締結穴を位置決めして螺子等で固定することができる。
The
レンズ収容部11bは、筐体部11の側壁に囲まれた空間であり、上方開口部にレンズ12が配置される。図1(b)に示すように、レンズ収容部11bの周囲にある側壁は、その上端でレンズ12の周縁部を保持している。また、筐体部11の一部は係止爪を形成しており、レンズ12の対応する位置に設けられた係止部に嵌め込まれて、発光部14a及び受光部14bとレンズ12との相対的位置を決めて保持している。
The lens
レンズ保持部11cは、レンズ収容部11bの略中央に立設された略平板状の部分であり、レンズ収容部11bの発光側と受光側を区分するとともに、その上端部はレンズ12の下面に当接している。レンズ保持部11cでレンズ収容部11bが受光側と発光側で区分されているため、レンズ収容部11b内を透過して発光部14aから受光部14bに光が直接到達することを防止できる。
The
発光収容部11dは、レンズ収容部11bと連通して設けられた空間であり、さらに筐体部11の底面側(図中下方)に貫通している。図1(b)に示すように、発光収容部11dには発光部14aが所定の位置に配置されている。
The light emitting
受光収容部11eは、レンズ収容部11bと連通して設けられた空間であり、さらに筐体部11の底面側(図中下方)に貫通している。図1(b)に示すように、受光収容部11eには受光部14bが所定の位置に配置されている。
The light receiving
レンズ12は、樹脂等の透光性材料で構成され、発光部14aから出射された光を透過して所定の配光分布で外部に取り出すとともに、外部から入射した光を透過して受光部14bに入射させる光学部材である。レンズ12の具体的な構造については詳細を後述する。
The
搭載基板13は、一方の面に発光部14a及び受光部14bを搭載する基板であり、図示しない配線層やコネクタ部を備えている。搭載基板13を構成する材料は限定されず、プリント基板や金属基板、樹脂と金属の複合基板等の公知のものを用いることができる。図1(b)に示すように、搭載基板13は筐体部11の底面側から位置決めして固定され、これにより発光部14a及び受光部14bが各々発光収容部11d及び受光収容部11eに収容される。
The mounting
発光部14aは、限定反射型センサ10の外部から図示しないコネクタ部や配線等を介して電力および信号が伝達され、所定の波長で発光する部材である。発光部14aの具体的構成は限定されないが、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などが挙げられる。発光部14aが発光する光の波長は、受光部14bの吸収帯域に含まれていればよく、例えば赤外光が用いられる。また、発光部14aはレンズ等の光学部材を備えていてもよく、LEDチップからの発光を所望の配光特性で照射する。
The
受光部14bは、所定波長の光を吸収して電気信号に変換し、図示しないコネクタ部や配線等を介して限定反射型センサ10の外部に検出信号を送出する部材である。受光部14bの具体的構成は限定されないが、例えばフォトトランジスタを用いることができる。受光部14bは、発光部14aが照射する光の波長を吸収帯域に含んでいる。また、受光部14bはレンズ等の光学部材を備えていてもよく、入射した光を効率よくフォトトランジスタに集光して検出する。
The
図1(a)(b)に示した限定反射型センサ10では、外部から搭載基板13に供給された電力および信号が発光部14aに伝達され、発光部14aが発光した光は発光収容部11dおよびレンズ収容部11bを通ってレンズ12に入射し、レンズ12の曲面に応じた配光分布で限定反射型センサ10の外部に光が照射される。また、物体を検知するための物体検知領域に物体が存在する場合には、発光部14aから照射された光は限定反射型センサ10方向に反射され、レンズ12に入射し、レンズ収容部11bおよび受光収容部11eを通って受光部14bに入射する。受光部14bでは受光した光の強度に応じた電圧が出力され、当該電圧値が物体を検知した信号として搭載基板13を介して外部に伝達される。
In the limited
図2は、レンズ12の詳細な構造について説明する模式断面図である。図2では光学的な構造のみを説明するために係止部等の構造は図示を省略する。図2に示すようにレンズ12は、出射光用レンズ121と、反射光用レンズ122と、平板部123と、フランジ部124とを備えている。出射光用レンズ121と反射光用レンズ122とは、分離溝123aで互いに分離した位置に形成されているが、平板部123およびフランジ部124と一体にレンズ12が成形されている。出射光用レンズ121と反射光用レンズ122をレンズ12として一体に成形することで、筐体部11にレンズ12を位置決めするだけで、出射光用レンズ121と反射光用レンズ122のそれぞれが発光部14aと受光部14bに対して位置決めでき、組立工程を簡略化するとともに位置決め精度も向上させることができる。本実施形態では出射光用レンズ121と反射光用レンズ122を一体に成形した例を示したが、出射光用レンズ121と反射光用レンズ122を完全に分離した構成としてもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the detailed structure of the
平板部123は、レンズ12の上端部を形成する略平板状の部分であり、その下面側に出射光用レンズ121と反射光用レンズ122が一体に形成されている。平板部123の上面は略平坦面な入出射面123bであり、入出射面123bは本発明における第1面に相当し、物体検知領域に対向して配される。したがって、限定反射型センサ10においては、平板部123の入出射面123bを介して物体検知領域への発光と物体検知領域からの受光が行われる。レンズ12が平板部123を有していることにより、限定反射型センサ10の外部にレンズ12が突出せず、省スペース化や汚れの付着を抑制することができる。
The
フランジ部124は、平板部123よりも薄肉で平板部123の外周を囲んで形成された部分であり、筐体部11の側壁に嵌合されてレンズ12を筐体部11に位置決めおよび固定する部分である。
The
分離溝123aは、出射光用レンズ121と反射光用レンズ122の間を分離して平板部123の裏面にまで到達する溝であり、図1に示したようにレンズ保持部11cが挿入されることでレンズ12を位置決め及び保持される。出射光用レンズ121と反射光用レンズ122のうち、分離溝123aで露出した面は図2に示すようにテーパー形状とされており、レンズ保持部11cの挿入と位置決めが容易とされている。
The
出射光用レンズ121及び反射光用レンズ122は、それぞれ入出射面123bと反対側が本発明における第2面として形成されており、第2面がそれぞれ凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bを有している。
The
凸レンズ部121a,122aは、それぞれ出射光用レンズ121と反射光用レンズ122のうち、分離溝123aから遠い領域に設けられており、下方に凸形状の非球面レンズを構成している。物体検知領域は、分離溝123aの上方に位置しているため、凸レンズ部121a,122aは、それぞれ物体検知領域から遠い側に位置することになる。
The
凹レンズ部121b,122bは、それぞれ出射光用レンズ121と反射光用レンズ122のうち、分離溝123aに近い領域に設けられており、下方に凹形状のトロイダルレンズ領域を構成している。物体検知領域は、分離溝123aの上方に位置しているため、凹レンズ部121b,122bは、それぞれ物体検知領域に近い側に位置することになる。
The
図2に示すように、出射光用レンズ121及び反射光用レンズ122のうち平板部123の裏面に接する範囲をそれぞれレンズ幅121W,122Wと定義する。このとき、凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bの境界位置は、レンズ幅121W,122Wの中心位置とは異なり、凸レンズ部121a,122a側に偏っている。トロイダルレンズ領域を構成する凹レンズ部121b,122bと凸レンズ部121a,122aの境界位置を変更することで、近距離側に照射する光量と長距離側に照射する光量を自由に選択できる。また、発光部14aと受光部14bの位置は、凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bの境界位置よりも外側である凸レンズ部121a,122a側に偏っている。
As shown in FIG. 2, the ranges of the emitted
図3は、発光部14aから照射される光を光線軌跡シミュレーションで計算した結果を示す図であり、図3(a)は従来のレンズを用いた例を示し、図3(b)は本発明の凸レンズ部121aと凹レンズ部121bを有するレンズ12を用いた例を示している。図3(a)(b)では発光部14aからの発光についてのみ示しているが、受光部14bへの光の入射は説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram showing the result of calculating the light emitted from the
図3(a)に示すように、発光部14aからの光はレンズの入射面と出射面で屈折され、物体検知領域方向に光が照射される。このとき、レンズの外側領域からの光は遠距離に対して照射され、レンズの内側領域からの光は近距離に対して照射される。図3(b)に示すように、本実施形態の限定反射型センサ10でも、レンズ12の外側が凸レンズ部121aであり遠距離に対して光を照射し、レンズ12の内側が凹レンズ部121bであり近距離に光を照射している。図3(a)と図3(b)を比較すると、本実施形態のレンズ12を用いることで、凹レンズ部121bからの近距離への光の照射範囲が拡大し、物体検知領域をより近距離にまで拡大できることがわかる。近距離側にも光を照射できているため、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
As shown in FIG. 3A, the light from the
図4は、限定反射型センサ10での発光部14aから照射される光と、受光部14bに入射する光の光線軌跡シミュレーションの結果を重ね合わせた図である。限定反射型センサ10では、レンズ12の出射光用レンズ121と反射光用レンズ122が形成されており、発光部14aと受光部14bも左右に設けられているため、光の照射範囲と受光範囲とは図4に示したようになっている。図4中に太線で囲んだ領域は、発光部14aから光が照射されるとともに受光部14bに光が入射する領域であり、物体検知領域Rとなっている。図3(b)に示したように、本実施形態のレンズ12を用いることで、光の照射範囲が近距離側に拡大されているため、物体検知領域Rも近距離側に拡大されている。
FIG. 4 is a diagram in which the results of light ray trajectory simulation of the light emitted from the
図5は、レンズ12を介しての発光部14a内側からの光の照射と、受光部14b内側への光線について示す光線軌跡シミュレーションの結果である。図5に示すように、発光部14aからの光は凸レンズ部121aを通って図中黒丸で示した遠距離側のクロスポイントで集光される。これにより、クロスポイントにおける光強度を向上することができるため、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
FIG. 5 is a result of a ray trajectory simulation showing irradiation of light from the inside of the
図6は、限定反射型センサ10の光照射について詳しく説明する図であり、図6(a)は凸レンズ部121a,122aでの幅方向の光線を示し、図6(b)は凸レンズ部121a,122aでの奥行方向の光線を示し、図6(c)は凹レンズ部121b,122bでの幅方向の光線を示し、図6(d)は凹レンズ部121b,122bでの奥行方向の光線を示している。ここで幅方向とは図1(b)に示した限定反射型センサ10の左右方向を示し、奥行き方向とは図1(b)の紙面に垂直方向を示している。
6A and 6B are views for explaining the light irradiation of the
図6(a)(b)に示すように、凸レンズ部121a,122aは非球面レンズの凸レンズであるため、幅方向および奥行き方向で遠距離側のクロスポイントに対して光を集光している。これにより、クロスポイントにおける光強度を向上することができるため、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, since the
一方、図6(c)(d)に示すように、凹レンズ部121b,122bはトロイダルレンズであるため、幅方向は近距離側に光を照射するが、奥行き方向は図6(d)中に黒丸で示すクロスポイントに光を集光している。また、凹レンズ部121b,122bの奥行き方向でのクロスポイントは、凸レンズ部121a,122aのクロスポイントよりも近距離側に設定されている。これにより、近距離側でのクロスポイントにおける光強度を向上することができるため、近距離に位置する物体を検知することができるようになる。
On the other hand, as shown in FIGS. 6 (c) and 6 (d), since the
図7は、本実施形態の限定反射型センサ10を用いた物体検出の距離特性を示すグラフである。図中において横軸は限定反射型センサ10のレンズ12表面からの距離を示し、縦軸は受光部14bで検出した出力の強度を規格化して示している。また、図中破線は従来技術である凸レンズを用いた比較例を示し、図中実線は本実施形態における限定反射型センサ10を用いた実施例を示している。
FIG. 7 is a graph showing the distance characteristics of object detection using the
図7に示したように、本実施形態の限定反射型センサ10では、従来の凸レンズを用いた場合と比較して近距離側での受光出力が大幅に向上している。また、遠距離側での受光出力も大きく向上している。したがって、本実施形態の限定反射型センサ10では、近距離に物体が存在する場合にも発光部14aから物体に対して照射する光を強くし、物体で反射されて受光部14bに入射する光量を大きくすることができている。これにより、近距離での物体検出精度も向上し、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
As shown in FIG. 7, in the limited
以上に述べたように本実施形態の限定反射型センサ10では、出射光用レンズ121と反射光用レンズ122がそれぞれ凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bを備えている。これにより、物体検知領域Rの遠距離側を凸レンズ部121a,122aで拡大し、近距離側を凹レンズ部121b,122bで拡大して、限定反射型センサ10での検知範囲を拡大することができる。また、凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bの境界位置がレンズ幅121W,122Wの中心位置とは異なっているので、近距離側と遠距離側の配光を設計する際の自由度が向上する。特に、境界位置を中心位置よりも外側に偏らせると、凹レンズ部121b,122bの領域が凸レンズ部121a,122aよりも広くなり、近距離側への配光を多くして近距離側での検出精度をさらに向上させることができる。
As described above, in the limited
また、発光部14aと受光部14bが、凸レンズ部121a,122aと凹レンズ部121b,122bの境界位置よりも外側に位置しているため、より設計の自由度が向上するとともに近距離側への配光を多くすることが可能である。また、検知領域の遠距離側範囲を維持しながら、近距離側の検知領域を拡大することが可能である。
Further, since the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2について、図面を参照して説明する。実施形態1と重複する内容は説明を省略する。図8は、実施形態2に係る限定反射型センサ20の構成を示す模式断面図である。図8に示すように、限定反射型センサ20は、筐体部11とレンズ22と、搭載基板13と、発光部14aと、受光部14bを備えている。本実施形態の限定反射型センサ20は、レンズ22のみが実施形態1の限定反射型センサ10と異なっており、他の構成は同じでレンズ12とレンズ22を置き換えただけとなっている。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The description of the contents overlapping with the first embodiment will be omitted. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the limited
図9は、レンズ22の詳細な構造について説明する模式断面図である。図9に示すようにレンズ22は、出射光用レンズ221と、反射光用レンズ222と、平板部223と、フランジ部224とを備えている。出射光用レンズ221と反射光用レンズ222とは、分離溝223aで互いに分離した位置に形成されているが、平板部223およびフランジ部224と一体にレンズ22が成形されている。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the detailed structure of the
出射光用レンズ221及び反射光用レンズ222は、それぞれ入出射面223bと反対側が本発明における第2面として形成されており、第2面がそれぞれ凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bを有している。
The
図9に示すように、出射光用レンズ221及び反射光用レンズ222のうち平板部123の裏面に接する範囲をそれぞれレンズ幅221W,222Wと定義する。このとき、凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bの境界位置は、レンズ幅221W,222Wの中心位置とは異なり、凹レンズ部221b,222b側に偏っている。また、発光部14aと受光部14bの位置は、凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bの境界位置よりも外側である凸レンズ部221a,222a側に偏っている。
As shown in FIG. 9, the ranges of the emitted
本実施形態の限定反射型センサ20でも、レンズ22の外側が凸レンズ部221aであり遠距離に対して光を照射し、レンズ22の内側が凹レンズ部221bであり近距離に光を照射している。したがって、本実施形態のレンズ22を用いることで、凹レンズ部221bからの近距離への光の照射範囲が拡大し、物体検知領域をより近距離にまで拡大できめ、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
Also in the limited
図10は、限定反射型センサ20での発光部14aから照射される光と、受光部14bで検出可能な領域の光線軌跡シミュレーションの結果を重ね合わせた図である。図10に示したように本実施形態では、遠距離側に物体検知領域を拡大している。また、凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bの境界位置が、レンズ幅221W,222Wの中心位置よりも凹レンズ部221b,222b側に偏っていることで、遠距離側への配光を多くして遠距離に照射される光量を多くすることができる。これにより遠距離側での光強度を高めて物体の検出精度を向上させ、物体の色に関係なく近距離に位置する物体を検知できる。
FIG. 10 is a diagram in which the light emitted from the
以上述べたように本実施形態の限定反射型センサ20でも、出射光用レンズ221と反射光用レンズ222がそれぞれ凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bを備えている。これにより、物体検知領域Rの遠距離側を凸レンズ部221a,222aで拡大し、近距離側を凹レンズ部221b,222bで拡大して、限定反射型センサ20での検知範囲を拡大することができる。また、凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bの境界位置がレンズ幅221W,222Wの中心位置とは異なっているので、近距離側と遠距離側の配光を設計する際の自由度が向上する。特に、境界位置を中心位置よりも内側に偏らせると、凸レンズ部221a,222aの領域が凹レンズ部221b,222bよりも広くなり、遠距離側への配光を多くして遠距離側での検出精度をさらに向上させることができる。
As described above, also in the limited
また、発光部14aと受光部14bが、凸レンズ部221a,222aと凹レンズ部221b,222bの境界位置よりも外側に位置しているため、より設計の自由度が向上するとともに近距離側への配光を多くすることが可能である。また、検知領域の遠距離側範囲を維持しながら、近距離側の検知領域を拡大することが可能である。
Further, since the
さらに、本発明の限定反射型センサ10,20では、レンズ12とレンズ22を交換するだけで物体検知領域Rの近距離側と遠距離側への配光を制御でき、他の部品を共通化できる。これは、凸レンズ部121a,122a,221a,222aと凹レンズ部121b,122b,221b,222bの境界位置をレンズ幅の中心位置と異ならせることで、光学的設計の自由度が向上するため、発光部14aと受光部14bの配置等を変更する必要がないためである。
Further, in the limited
凸レンズ部121a,122a,221a,222aと凹レンズ部121b,122b,221b,222bの境界位置をレンズ幅の中心位置と異ならせてレンズ12,22の光学的設計の自由度が向上することで、凸レンズ部121a,122a,221a,222aと凹レンズ部121b,122b,221b,222bの厚さを低減することもでき、レンズ12,22および限定反射型センサ10,20の小型化を図ることもできる。
Convex lenses by making the boundary positions of the
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are examples in all respects and do not serve as a basis for limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not construed solely by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. It also includes all changes within the meaning and scope of the claims.
10,20…限定反射型センサ
11…筐体部
12,22…レンズ
13…搭載基板
14a…発光部
14b…受光部
11a…取付部
11b…レンズ収容部
11c…レンズ保持部
11d…発光収容部
11e…受光収容部
121,221…出射光用レンズ
122,222…反射光用レンズ
121a,122a,221a,222a…凸レンズ部
121b,122b,221b,222b…凹レンズ部
121W,221W…レンズ幅
123,223…平板部
123a,223a…分離溝
123b,223b…入出射面
124,224…フランジ部
10, 20 ... Limited
Claims (4)
前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズは平板部と一体に形成され、前記平板部の前記物体検知領域と対向する第1面は略平坦面であり、前記第1面と反対側の第2面には前記出射光用レンズと前記反射光用レンズの間に分離溝が設けられており、
前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズの前記第2面側には、それぞれ前記分離溝に近い側のトロイダルレンズ領域と、前記分離溝から遠い側の凸レンズ領域とを有し、
前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズの前記第2面側での範囲をそれぞれレンズ幅W1,レンズ幅W2としたとき、
前記出射光用レンズおよび前記反射光用レンズのそれぞれにおいて、前記トロイダルレンズ領域と前記凸レンズ領域との境界位置は、前記レンズ幅W1および前記レンズ幅W2の中心位置とは異なっており、
前記発光部又は前記受光部は、前記境界位置よりも前記凸レンズ領域側に偏った位置に配置されていることを特徴とする限定反射型センサ。 Limited to irradiating the emitted light from the light emitting unit toward the object detection area via the outgoing light lens and receiving the reflected light from the object existing in the object detection area at the light receiving unit via the reflected light lens. It ’s a reflective sensor,
The emission light lens and the reflective light lens is formed integrally with the flat plate portion, a first surface that faces the object detection region of said plate is substantially flat surface, the opposite to the first surface Separation grooves are provided between the emitted light lens and the reflected light lens on the two surfaces.
Wherein the second surface side of the emitting light lens and the reflective light lens has a side toroidal lens area close to the separation grooves, respectively, and a far side of the convex lens region from the isolation trench,
When the range of the emitted light lens and the reflected light lens on the second surface side is the lens width W1 and the lens width W2, respectively.
In each of the emitted light lens and the reflected light lens, the boundary position between the toroidal lens region and the convex lens region is different from the center position of the lens width W1 and the lens width W2 .
The limited reflection type sensor , wherein the light emitting unit or the light receiving unit is arranged at a position biased toward the convex lens region side with respect to the boundary position.
前記境界位置は、前記中心位置よりも前記トロイダルレンズ領域側に偏っていることを特徴とする限定反射型センサ。 The limited reflection type sensor according to claim 1.
A limited reflection type sensor characterized in that the boundary position is biased toward the toroidal lens region side with respect to the center position.
前記境界位置は、前記中心位置よりも前記凸レンズ領域側に偏っていることを特徴とする限定反射型センサ。 The limited reflection type sensor according to claim 1.
A limited reflection type sensor characterized in that the boundary position is biased toward the convex lens region side with respect to the center position.
前記分離溝は、前記平板部の前記第2面側まで到達してテーパ形状に設けられていることを特徴とする限定反射型センサ。 The limited reflection type sensor according to any one of claims 1 to 3.
A limited reflection type sensor characterized in that the separation groove reaches the second surface side of the flat plate portion and is provided in a tapered shape.
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