JPH0829161A - Light direction converter and photoelectric switch using it - Google Patents
Light direction converter and photoelectric switch using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光の進行方向を変える
ための光方向変換装置およびそれを用いた光電スイッチ
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light redirecting device for changing the traveling direction of light and a photoelectric switch using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、光の透過または反射を利用し
て物体の有無を検出する光電スイッチが用いられてい
る。このような光電スイッチを検出箇所から離れた場所
に設置する場合には、通常、検出箇所から光電スイッチ
まで光ファイバーを用いて光を導いている。その場合、
検出箇所が狭い場所であると、光ファイバの先端を折り
曲げて使用することがある。しかし、光ファイバを小さ
い曲げ径で折り曲げると、光の伝達損失が生じるので、
曲げ径をあまり小さくすることができない。2. Description of the Related Art Conventionally, photoelectric switches that detect the presence or absence of an object by utilizing the transmission or reflection of light have been used. When such a photoelectric switch is installed at a place distant from the detection point, light is normally guided from the detection point to the photoelectric switch using an optical fiber. In that case,
If the detection location is narrow, the tip of the optical fiber may be bent and used. However, if the optical fiber is bent with a small bending diameter, light transmission loss occurs, so
The bending diameter cannot be made too small.
【0003】そこで、実開昭64−26707号公報に
図6に示すような光ファイバの検出端構造が提案されて
いる。図6において、保持スリーブ61内に光ファイバ
62および反射体63が挿入されている。反射体63に
は、保持スリーブ61の軸方向に対してほぼ45°傾斜
した反射面64が形成されている。また、保持スリーブ
61の側面には窓孔65が設けられている。In view of this, an optical fiber detection end structure as shown in FIG. 6 is proposed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-26707. In FIG. 6, an optical fiber 62 and a reflector 63 are inserted in a holding sleeve 61. The reflector 63 is provided with a reflecting surface 64 that is inclined by approximately 45 ° with respect to the axial direction of the holding sleeve 61. Further, a window hole 65 is provided on the side surface of the holding sleeve 61.
【0004】光ファイバ62の先端から出た光は反射体
61の反射面64でほぼ直角に曲げられ、窓孔65から
保持スリーブ61の外部に出射される。このようにし
て、光ファイバ62から出た光の進行方向がほぼ90°
屈曲される。The light emitted from the tip of the optical fiber 62 is bent at a substantially right angle by the reflection surface 64 of the reflector 61, and emitted from the window hole 65 to the outside of the holding sleeve 61. In this way, the traveling direction of the light emitted from the optical fiber 62 is approximately 90 °.
Be bent.
【0005】しかし、光ファイバ62から出た光は光軸
を中心として先に向かって広がる拡散光となる。そのた
め、光の一部が反射面64で反射されず、あるいは反射
面64で反射された光も拡散光となって出射される。そ
の結果、光の伝達損失が大きくなり、受光側で十分な光
量が得られない。However, the light emitted from the optical fiber 62 becomes diffused light which spreads forward with the optical axis as the center. Therefore, part of the light is not reflected by the reflecting surface 64, or the light reflected by the reflecting surface 64 is also emitted as diffused light. As a result, the transmission loss of light becomes large, and a sufficient amount of light cannot be obtained on the light receiving side.
【0006】一方、実公昭62−35237号公報には
図7に示すような光伝送装置が提案されている。図7に
おいて、プラスチック等の光導体を棒状に一体成形して
なる変換器71の一端に、光ファイバ72の先端が嵌合
する凹所73が設けられ、この凹所73に凸レンズ74
が形成されている。また、変換器71の他端には、傾斜
した反射面76を有する凹所75が設けられている。On the other hand, Japanese Utility Model Publication No. 62-35237 proposes an optical transmission device as shown in FIG. In FIG. 7, a recess 73 into which a tip of an optical fiber 72 is fitted is provided at one end of a converter 71 formed by integrally molding a light conductor such as plastic into a rod shape.
Are formed. A recess 75 having an inclined reflecting surface 76 is provided at the other end of the converter 71.
【0007】光ファイバ72の先端から出た光は凸レン
ズ74により集光され、反射面76によりほぼ直角に曲
げられる。このようにして、光ファイバ72の先端から
出た拡散光が収束光に修正される。The light emitted from the tip of the optical fiber 72 is condensed by the convex lens 74 and is bent at a substantially right angle by the reflecting surface 76. In this way, the diffused light emitted from the tip of the optical fiber 72 is corrected to convergent light.
【0008】また、特開平4−225306号公報には
図8に示すような光軸変換装置が提案されている。図8
において、円筒形のキャップ81内にシリンダレンズ8
2が収納され、キャップ81の一端部に光ファイバ83
が嵌入されている。シリンダレンズ82の上端は軸方向
に対して約45°の傾斜でカットされ、反射面84が形
成されている。また、シリンダレンズ82の側部には凸
レンズ85が形成されている。キャップ81には、その
凸レンズ85が嵌合する円穴が形成されている。また、
キャップ81の上端部には蓋部材86が嵌入されてい
る。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 4-225306 proposes an optical axis conversion device as shown in FIG. FIG.
In the cylindrical cap 81, the cylinder lens 8
2 is stored, and the optical fiber 83 is attached to one end of the cap 81.
Has been inserted. The upper end of the cylinder lens 82 is cut at an angle of about 45 ° with respect to the axial direction to form a reflecting surface 84. A convex lens 85 is formed on the side of the cylinder lens 82. A circular hole into which the convex lens 85 is fitted is formed in the cap 81. Also,
A lid member 86 is fitted on the upper end of the cap 81.
【0009】光ファイバ83の先端から出た光はシリン
ダレンズ82の反射面84でほぼ直角に曲げられ、凸レ
ンズ85により集光されて外部に出射される。それによ
り、光ファイバ83から出射された拡散光が凸レンズ8
5により収束光に修正される。The light emitted from the tip of the optical fiber 83 is bent at a substantially right angle by the reflecting surface 84 of the cylinder lens 82, condensed by the convex lens 85 and emitted to the outside. As a result, the diffused light emitted from the optical fiber 83
It is corrected to convergent light by 5.
【0010】なお、実開昭62−131336号公報に
も、図8に示した光軸変換装置と同様の構造を有する光
電スイッチ用アタッチメントが開示されている。Incidentally, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-131336 discloses an attachment for a photoelectric switch having a structure similar to that of the optical axis converter shown in FIG.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバはある大きさの径を有するので、光ファイバの先端
から出た光は、点発光とはならず、実際には面発光とな
る。そのため、光ファイバから出た光の広がりがかなり
大きくなる。したがって、図7に示すように光ファイバ
72から出た光を凸レンズ74により集光しても、ある
いは、図8に示すように反射面84により反射された光
を凸レンズ85により集光しても、拡散光を十分な収束
光に絞ることができず、十分な光量も得られないのが現
状であった。However, since the optical fiber has a diameter of a certain size, the light emitted from the tip of the optical fiber does not become point emission but actually surface emission. Therefore, the spread of the light emitted from the optical fiber becomes considerably large. Therefore, even if the light emitted from the optical fiber 72 is condensed by the convex lens 74 as shown in FIG. 7, or the light reflected by the reflecting surface 84 is condensed by the convex lens 85 as shown in FIG. However, the current situation is that the diffused light cannot be narrowed down to a sufficiently converged light, and a sufficient amount of light cannot be obtained.
【0012】特に、限定反射型の光電スイッチにおいて
は、ビームスポットが絞れないと検出範囲および応差が
大きくなり、良好な特性が得られない。ここで、限定反
射型の光電スイッチとは、光を投光し、その反射光を受
光することにより所定の距離だけ離れた位置の物体の有
無を検出するものである。Particularly, in the limited reflection type photoelectric switch, unless the beam spot is narrowed down, the detection range and the response become large, and good characteristics cannot be obtained. Here, the limited reflection type photoelectric switch is for detecting the presence or absence of an object at a position separated by a predetermined distance by projecting light and receiving the reflected light.
【0013】そこで、本発明の目的は、所望の収束光を
実現し、かつ十分な光量を確保しつつ、光の進行方向を
屈曲させることができる光方向変換装置およびそれを用
いた光電スイッチを提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a light redirecting device and a photoelectric switch using the same, which can bend the traveling direction of light while realizing desired converged light and securing a sufficient light amount. Is to provide.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、まず従来技術における問題点の原因を
詳細に分析した。In order to achieve the above object, the present inventor first analyzed in detail the cause of the problems in the prior art.
【0015】図9の(a),(b)に示すように、プリ
ズム93の2つの入出射面のうち光ファイバ91の側の
入出射面に凸レンズ92を形成した場合を考える。この
場合、図9の(a)に示すように、凸レンズ92の曲率
半径が大きいと、光ファイバ91から出射されるビーム
を十分に絞ることができない。ビームを十分に絞るため
には、図9の(b)に示すように、凸レンズ92の曲率
半径を小さくする必要がある。しかし、この場合、光フ
ァイバ91から出射された拡散光の一部が凸レンズ92
の表面で反射して逃げてしまう。それにより、レンズと
して作用する有効な径が実際の凸レンズ92の径よりも
小さくなってしまい、十分な光量の確保が妨げられる。As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), consider a case where a convex lens 92 is formed on the entrance / exit surface of the prism 93 on the optical fiber 91 side. In this case, as shown in FIG. 9A, if the radius of curvature of the convex lens 92 is large, the beam emitted from the optical fiber 91 cannot be sufficiently narrowed. In order to sufficiently narrow the beam, it is necessary to reduce the radius of curvature of the convex lens 92 as shown in FIG. 9B. However, in this case, a part of the diffused light emitted from the optical fiber 91 is converted into a convex lens 92
Reflected on the surface of the and escapes. As a result, the effective diameter acting as a lens becomes smaller than the actual diameter of the convex lens 92, and it is difficult to secure a sufficient amount of light.
【0016】図9の(c)に示すように、プリズム93
の2つの入出射面のうち光ファイバ91と反対側の入出
射面に凸レンズ94を形成した場合を考える。この場
合、凸レンズ94の径が小さいと、プリズム93の反射
光の一部が凸レンズ94に入射しない。それにより、十
分な光量が確保されない。逆に、凸レンズ94の径を大
きくすると、プリズム93自体の大きさも大きくしなけ
ればならず、装置の小型化の妨げとなる。As shown in FIG. 9C, the prism 93
Consider the case where the convex lens 94 is formed on the entrance / exit surface of the two entrance / exit surfaces opposite to the optical fiber 91. In this case, when the diameter of the convex lens 94 is small, part of the reflected light of the prism 93 does not enter the convex lens 94. As a result, a sufficient amount of light cannot be secured. On the contrary, if the diameter of the convex lens 94 is increased, the size of the prism 93 itself must be increased, which hinders downsizing of the device.
【0017】そこで、凸レンズ94の径を小さく保ちつ
つ光ファイバ91の先端をプリズム93の入出射面に近
づけると、凸レンズ94に入射する光の量を多くするこ
とができる。Therefore, if the tip of the optical fiber 91 is brought closer to the entrance / exit surface of the prism 93 while keeping the diameter of the convex lens 94 small, the amount of light incident on the convex lens 94 can be increased.
【0018】しかしながら、図9の(d),(e)に示
すように、凸レンズ95からある一定の距離だけ離れた
焦点位置Fで結像させる場合、光ファイバ91の先端を
凸レンズ95から離した方が光学系の焦点位置Fにおけ
るビーム径を小さく絞ることができる。図9の(e)の
場合、図9の(d)の場合に比べて、凸レンズ95の曲
率半径を大きくすることができる。光電スイッチの特性
を鋭敏にするためには、ビーム径を絞れるという点が重
要である。However, as shown in (d) and (e) of FIG. 9, when the image is formed at the focus position F which is separated from the convex lens 95 by a certain distance, the tip of the optical fiber 91 is separated from the convex lens 95. In this case, the beam diameter at the focal point F of the optical system can be narrowed down. In the case of FIG. 9E, the radius of curvature of the convex lens 95 can be made larger than that in the case of FIG. 9D. In order to make the characteristics of the photoelectric switch sensitive, it is important that the beam diameter can be narrowed.
【0019】上記の理由のため、従来技術においては、
所望の収束光および十分な光量の両方を満たすことがで
きなかったと考えられる。そこで、本発明者は、上記の
分析結果に基づいて以下に示す本発明を創作した。For the above reasons, in the prior art,
It is considered that both the desired converged light and a sufficient amount of light could not be satisfied. Therefore, the present inventor created the following present invention based on the above analysis results.
【0020】(1) 第1の発明 第1の発明に係る光方向変換装置は、光を内部に導く入
射面、光を外部に出す出射面および光を反射する反射面
を有するプリズムと、プリズムの入射面側に設けられた
第1の凸レンズと、プリズムの出射面側に設けられた第
2の凸レンズとを備え、第1の凸レンズを通してプリズ
ム内部に入射した光が反射面において反射し、第2の凸
レンズを通して出射するものである。(1) First Invention A light redirecting device according to the first invention is a prism having an incident surface for guiding light therein, an exit surface for emitting light outside, and a reflecting surface for reflecting light, and a prism. A first convex lens provided on the incident surface side of the prism and a second convex lens provided on the exit surface side of the prism, and light incident on the inside of the prism through the first convex lens is reflected on the reflecting surface, The light is emitted through the second convex lens.
【0021】(2) 第2の発明 第2の発明に係る光方向変換装置は、第1の発明に係る
光方向変換装置の構成において、第1の凸レンズが入射
面に入射する光を略平行光にするレンズであり、第2の
凸レンズが出射面から出射される光を収束光にするレン
ズであることを特徴とする。(2) Second invention In the light redirecting device according to the second invention, in the configuration of the light redirecting device according to the first invention, the light incident on the incident surface by the first convex lens is substantially parallel. The second convex lens is a lens for converting the light emitted from the emission surface into a convergent light.
【0022】(3) 第3の発明 第3の発明に係る光電スイッチは、光を物体に投光しそ
の反射光を受光することにより物体の有無を検出する光
電スイッチにおいて、光を内部に導く入射面、光を外部
に出す出射面および光を反射する反射面を有するプリズ
ムと、プリズムの入射面側に設けられた第1の凸レンズ
と、プリズムの出射面側に設けられた第2の凸レンズと
を備え、第1の凸レンズを通してプリズム内部に入射し
た光が反射面において反射し、第2の凸レンズを通して
出射する光方向変換装置を用いていることを特徴とす
る。(3) Third Invention A photoelectric switch according to a third invention is a photoelectric switch which detects the presence or absence of an object by projecting the light onto the object and receiving the reflected light, and guides the light inside. A prism having an entrance surface, an exit surface for emitting light to the outside, and a reflecting surface for reflecting light, a first convex lens provided on the entrance surface side of the prism, and a second convex lens provided on the exit surface side of the prism. And a light redirecting device in which the light incident on the inside of the prism through the first convex lens is reflected on the reflecting surface and is emitted through the second convex lens.
【0023】[0023]
【作用】第1および第2の発明に係る光方向変換装置に
おいては、プリズムの入射面に入射する拡散光が第1の
凸レンズにより略平行光に収束され、反射面により反射
される。反射面により反射された光は出射面に導かれ、
第2の凸レンズによりさらに収束されて出射される。In the light redirecting device according to the first and second aspects of the present invention, the diffused light incident on the entrance surface of the prism is converged into substantially parallel light by the first convex lens and reflected by the reflecting surface. The light reflected by the reflection surface is guided to the emission surface,
The light is further converged by the second convex lens and emitted.
【0024】このように、入射光がまず第1の凸レンズ
により略平行光に絞られるので、入射光の全てあるいは
ほとんどをプリズム内において反射面を経由して第2の
凸レンズまで導くことができる。それにより、十分な光
量を確保することが可能となる。この場合、第1の凸レ
ンズは、入射光の全てあるいはほとんどが第2の凸レン
ズまで導かれる程度まで入射光を絞れば十分であるの
で、曲率半径をそれほど小さくする必要はない。In this way, since the incident light is first focused into substantially parallel light by the first convex lens, all or most of the incident light can be guided to the second convex lens via the reflecting surface in the prism. Thereby, it becomes possible to secure a sufficient amount of light. In this case, it is sufficient for the first convex lens to reduce the incident light to such an extent that all or most of the incident light is guided to the second convex lens, and therefore it is not necessary to make the radius of curvature so small.
【0025】また、反射面により反射された光が第2の
凸レンズによりさらに絞られるので、所望の結像距離お
よび所望のビームスポット径が得られる。この場合、第
2の凸レンズに入射する光は、第1の凸レンズによりあ
る程度まで絞られているので、第2の凸レンズの径を大
きくする必要はない。Further, since the light reflected by the reflecting surface is further focused by the second convex lens, a desired image forming distance and a desired beam spot diameter can be obtained. In this case, since the light incident on the second convex lens is narrowed down to some extent by the first convex lens, it is not necessary to increase the diameter of the second convex lens.
【0026】したがって、超小型化を妨げることなく所
望の収束光を実現し、かつ十分な光量を確保しつつ、光
の進行方向を変えることができる。第1の発明に係る光
方向変換装置を用いた第3の発明に係る光電スイッチに
おいては、ビームスポットを絞ることができるので、良
好な特性が得られる。Therefore, it is possible to change the traveling direction of the light while realizing the desired converged light without disturbing the miniaturization and ensuring a sufficient light amount. In the photoelectric switch according to the third invention using the light redirecting device according to the first invention, the beam spot can be narrowed, so that good characteristics can be obtained.
【0027】[0027]
【実施例】図1は本発明の一実施例によるプリズムレン
ズの構造を示す図であり、(a)は正面図、(b)は側
面図、(c)は底面図である。このプリズムレンズが光
方向変換装置となる。FIG. 1 is a view showing the structure of a prism lens according to an embodiment of the present invention, (a) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a bottom view. This prism lens serves as a light redirecting device.
【0028】図1のプリズムレンズ10は樹脂等の光導
体からなり、底面部に光を内部に入射しまたは外部に出
射する第1の入出射面11を有し、前面部に光を外部に
出射しまたは内部に入射する第2の入出射面12を有
し、上面部に反射面13を有する。第1の入出射面11
と第2の入出射面12とは互いに90°の角度をなし、
反射面13は第1の入出射面11および第2の入出射面
12に対して45°の角度をなしている。The prism lens 10 shown in FIG. 1 is made of a light conductor such as resin, has a first entrance / exit surface 11 that allows light to enter the inside or exits the outside, and has a front surface that allows the light to exit. It has a second entrance / exit surface 12 that exits or enters the inside, and has a reflecting surface 13 on the upper surface portion. First entrance / exit surface 11
And the second entrance / exit surface 12 form an angle of 90 ° with each other,
The reflecting surface 13 forms an angle of 45 ° with the first entrance / exit surface 11 and the second entrance / exit surface 12.
【0029】第1の入出射面11には第1の凸レンズ1
4が一体形成され、第2の入出射面12には第2の凸レ
ンズ15が一体形成されている。また、プリズムレンズ
10の両側面部にはそれぞれ位置決め用の凸部16が一
体形成されている。プリズムレンズ10の後面部17は
横断面が円弧状になるように形成されている。The first convex lens 1 is provided on the first entrance / exit surface 11.
4 is integrally formed, and a second convex lens 15 is integrally formed on the second entrance / exit surface 12. Further, the convex portions 16 for positioning are integrally formed on both side surfaces of the prism lens 10. The rear surface portion 17 of the prism lens 10 is formed to have an arc-shaped cross section.
【0030】反射面13および後面部17には光の反射
率を上げるためにアルミニウム等からなる反射膜が蒸着
されている。また、プリズムレンズ10の表面にはシリ
コンコーティングが施されている。On the reflecting surface 13 and the rear surface portion 17, a reflecting film made of aluminum or the like is vapor-deposited in order to increase the reflectance of light. The surface of the prism lens 10 is coated with silicon.
【0031】図2は図1のプリズムレンズ10の縦断面
図である。図2に示すように、光ファイバ40の先端か
ら出た拡散光は、第1の凸レンズ14を通して第1の入
出射面11に入射する。それにより、拡散光が平行ある
いはそれに近い程度まで収束され、反射面13によりほ
ぼ直角に屈曲される。その反射光は第2の入出射面12
から第2の凸レンズ15を通して出射される。それによ
り、出射光が第2の凸レンズ15によりさらに収束され
る。FIG. 2 is a vertical sectional view of the prism lens 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the diffused light emitted from the tip of the optical fiber 40 enters the first entrance / exit surface 11 through the first convex lens 14. As a result, the diffused light is converged in parallel or to a degree close to it, and is bent at a substantially right angle by the reflecting surface 13. The reflected light is the second incident / emission surface 12
Is emitted from the second convex lens 15. As a result, the emitted light is further converged by the second convex lens 15.
【0032】このように、光ファイバ40の先端から出
た拡散光がまず第1の凸レンズ14によりある程度まで
絞られるので、入射光の全てあるいはほとんどを反射面
13を経由して第2の凸レンズ15に導くことができ
る。それにより、十分な光量を確保することができる。
この場合、第1の凸レンズ14は、入射光の全てあるい
はほとんどが第2の凸レンズ14まで導かれる程度まで
入射光を絞れば十分であるので、曲率半径をそれほど小
さくする必要がない。In this way, the diffused light emitted from the tip of the optical fiber 40 is first narrowed down to some extent by the first convex lens 14, so that all or most of the incident light is passed through the reflecting surface 13 and the second convex lens 15. Can lead to. Thereby, a sufficient amount of light can be secured.
In this case, since it is sufficient for the first convex lens 14 to reduce the incident light to such an extent that all or most of the incident light is guided to the second convex lens 14, it is not necessary to make the radius of curvature so small.
【0033】また、反射面13により反射された光が第
2の凸レンズ15によりさらに絞られるので、所望の結
像距離およびビームスポット径が得られる。この場合、
第2の凸レンズ15に入射する光は第1の凸レンズ14
によりある程度まで収束されているので、第2の凸レン
ズ15の径を大きくする必要がなく、光ファイバ40の
先端を第1の凸レンズ14に密着させる必要もない。Since the light reflected by the reflecting surface 13 is further focused by the second convex lens 15, a desired image forming distance and beam spot diameter can be obtained. in this case,
The light incident on the second convex lens 15 is reflected by the first convex lens 14
Since it is converged to some extent, it is not necessary to increase the diameter of the second convex lens 15 and it is not necessary to bring the tip of the optical fiber 40 into close contact with the first convex lens 14.
【0034】このようにして、所望の収束光を実現しか
つ十分な光量を確保しつつ光ファイバ14から出射した
光の進行方向をほぼ直角に屈曲させることができる。こ
のプリズムレンズ10においては、第1の凸レンズ1
4、第2の凸レンズ15および凸部16が一体形成され
ているので、部品点数が少なくなり、かつ表面での反射
による光の伝達損失が小さい。また、光軸調整は、プリ
ズムレンズ10と光ファイバ40との間のみで行えばよ
い。In this way, the traveling direction of the light emitted from the optical fiber 14 can be bent substantially at a right angle while realizing a desired converged light and securing a sufficient light amount. In this prism lens 10, the first convex lens 1
4. Since the second convex lens 15 and the convex portion 16 are integrally formed, the number of parts is reduced and the light transmission loss due to reflection on the surface is small. Further, the optical axis adjustment may be performed only between the prism lens 10 and the optical fiber 40.
【0035】この実施例のプリズムレンズ10によれ
ば、出射光のビームスポット径を一定の焦点位置におい
て絞ることができるので、特に限定反射型の光電スイッ
チに適用した場合に鋭敏な特性を得ることができる。According to the prism lens 10 of this embodiment, since the beam spot diameter of the emitted light can be narrowed at a fixed focal position, a sharp characteristic can be obtained especially when applied to a limited reflection type photoelectric switch. You can
【0036】図3は上記実施例のプリズムレンズを用い
た限定反射サイドビュー型の光電スイッチの投受光ヘッ
ドの分解斜視図である。サイドビュー型とは、光をほぼ
直角に曲げて投光および受光することにより狭い検出箇
所における物体の有無の検出を可能とするものである。FIG. 3 is an exploded perspective view of a projecting / receiving head of a limited reflection side-view type photoelectric switch using the prism lens of the above embodiment. The side-view type is capable of detecting the presence / absence of an object in a narrow detection position by bending light at a substantially right angle and projecting and receiving the light.
【0037】図3において、合成樹脂等からなる長方形
の保持部材20に、2つのプリズムレンズ10a,10
bを固定するための固定枠21a,22,21bが一体
形成されている。固定枠22を中心としてその両側に固
定枠21a,21bが所定間隔を隔てて配置されてい
る。In FIG. 3, two prism lenses 10a, 10 are provided on a rectangular holding member 20 made of synthetic resin or the like.
Fixed frames 21a, 22 and 21b for fixing b are integrally formed. Fixed frames 21a and 21b are arranged on both sides of the fixed frame 22 with a predetermined space therebetween.
【0038】固定枠21aの内側にはプリズムレンズ1
0aの一方の凸部16(図1参照)が嵌合する凹部23
aが形成され、固定枠22の一方の側部にはプリズムレ
ンズ10aの他方の凸部16が嵌合する凹部24aが形
成されている。同様に、固定枠21bの内側にはプリズ
ムレンズ10bの一方の凸部16が嵌合する凹部23b
が形成され、固定枠22の他方の側部にはプリズムレン
ズ10bの他方の凸部16が嵌合する凹部24bが形成
されている。The prism lens 1 is provided inside the fixed frame 21a.
The concave portion 23 into which the one convex portion 16 (see FIG. 1) of 0a fits
a is formed, and a concave portion 24a into which the other convex portion 16 of the prism lens 10a is fitted is formed on one side portion of the fixed frame 22. Similarly, inside the fixed frame 21b, a concave portion 23b into which one convex portion 16 of the prism lens 10b fits is formed.
And a concave portion 24b into which the other convex portion 16 of the prism lens 10b is fitted is formed on the other side portion of the fixed frame 22.
【0039】プリズムレンズ10aは、両方の凸部16
(図1参照)を固定枠21a,22の凹部23a,24
aにそれぞれ嵌合させることにより、第2の凸レンズ1
5が斜め前方を向く状態で保持部材20に位置決めされ
ている。同様に、プリズムレンズ10bは、両方の凸部
16(図1参照)を固定部材21b,22の凹部23
b,24bにそれぞれ嵌合させることにより、第2の凸
レンズ15が斜め前方を向く状態で保持部材20に位置
決めされている。The prism lens 10a has both convex portions 16
(Refer to FIG. 1).
The second convex lens 1
5 is positioned on the holding member 20 in a state where the member 5 faces diagonally forward. Similarly, in the prism lens 10b, both the convex portions 16 (see FIG. 1) are provided in the concave portions 23 of the fixing members 21b and 22.
The second convex lens 15 is positioned on the holding member 20 in a state in which the second convex lens 15 is directed obliquely forward by being fitted in b and 24b, respectively.
【0040】プリズムレンズ10a,10bの下方にお
ける保持部材20の表面にそれぞれ凹所25a,25b
が形成され、凹所25a,25bの下方にそれぞれ円筒
形の光ファイバ保持部26a,26bが取り付けられて
いる。光ファイバ保持部26a,26bにはそれぞれ光
ファイバ40a,40bの先端が挿入されている。それ
により、光ファイバ40a,40bの先端がそれぞれプ
リズムレンズ10a,10bの第1の凸レンズ14(図
1参照)の下方に位置決めされている。また、保持部材
20にはねじ挿入用の穴27,28が形成されている。Recesses 25a and 25b are formed on the surface of the holding member 20 below the prism lenses 10a and 10b, respectively.
And the cylindrical optical fiber holding portions 26a and 26b are attached below the recesses 25a and 25b, respectively. The tips of the optical fibers 40a and 40b are inserted into the optical fiber holding portions 26a and 26b, respectively. As a result, the tips of the optical fibers 40a and 40b are positioned below the first convex lens 14 (see FIG. 1) of the prism lenses 10a and 10b, respectively. Further, holes 27 and 28 for screw insertion are formed in the holding member 20.
【0041】この保持部材20には、蓋部材30が超音
波溶着等で接着され組立てられる。蓋部材30も、保持
部材20と同様に、合成樹脂等により形成される。蓋部
材30には、保持部材20に保持されたプリズムレンズ
10a,10bの第2の凸レンズ15に相当する位置に
それぞれ窓孔31a,31bが形成されている。A lid member 30 is bonded and assembled to the holding member 20 by ultrasonic welding or the like. Like the holding member 20, the lid member 30 is also made of synthetic resin or the like. Window holes 31a and 31b are formed in the lid member 30 at positions corresponding to the second convex lenses 15 of the prism lenses 10a and 10b held by the holding member 20, respectively.
【0042】また、蓋部材30には、保持部材20のね
じ挿入用の穴27,28に相当する位置にねじ挿入用の
穴32,33が形成されている。蓋部材30を保持部材
20に取り付けると、窓孔31a,31bにそれぞれプ
リズムレンズ10a,10bの凸レンズ15が嵌合す
る。Further, the lid member 30 is provided with screw insertion holes 32 and 33 at positions corresponding to the screw insertion holes 27 and 28 of the holding member 20. When the lid member 30 is attached to the holding member 20, the convex lenses 15 of the prism lenses 10a and 10b are fitted into the window holes 31a and 31b, respectively.
【0043】図4は図3の投受光ヘッドの横断面図であ
る。図4に示すように、プリズムレンズ10a,10b
は、第2の凸レンズ15の光軸が投受光ヘッドの前面か
ら距離Lだけ離れた検出位置Aで互いに交差するよう
に、投受光ヘッドの前面に垂直な方向に対して第1の凸
レンズ14の光軸を中心として角度θだけ内側に傾けら
れている。それにより、この投受光ヘッドを用いると、
距離Lだけ離れた検出位置Aに検出対象物50が存在す
るかどうかを検出することができる。FIG. 4 is a cross-sectional view of the light emitting / receiving head of FIG. As shown in FIG. 4, the prism lenses 10a and 10b
Of the first convex lens 14 with respect to the direction perpendicular to the front surface of the light projecting / receiving head so that the optical axes of the second convex lens 15 intersect each other at the detection position A separated by a distance L from the front surface of the light projecting / receiving head. It is tilted inward by an angle θ around the optical axis. Therefore, when using this light emitting and receiving head,
It is possible to detect whether or not the detection target object 50 exists at the detection position A that is separated by the distance L.
【0044】各プリズムレンズ10a,10bの両側面
部に凸部16が形成され、かつ後面部17が円弧状に面
取りされているので、設計または試作段階において、投
受光ヘッドの厚さDを薄く保ったまま第2の凸レンズ1
5の光軸の向きを微調整することができる。すなわち、
第2の凸レンズ15の光軸の角度θを変えても、投受光
ヘッドの厚さDを変えなくてよい。また、投受光ヘッド
の厚さDが同じ場合でも、第1および第2の凸レンズ1
4,15の大きさを大きくすることができる。したがっ
て、投受光ヘッドの小型化が可能となる。Since the convex portions 16 are formed on both side surfaces of each prism lens 10a, 10b and the rear surface portion 17 is chamfered in an arc shape, the thickness D of the light emitting / receiving head is kept thin at the designing or trial production stage. Second convex lens 1
The direction of the optical axis of 5 can be finely adjusted. That is,
Even if the angle θ of the optical axis of the second convex lens 15 is changed, the thickness D of the light emitting / receiving head does not have to be changed. Even when the thickness D of the light emitting / receiving head is the same, the first and second convex lenses 1
The size of 4, 15 can be increased. Therefore, the size of the light emitting / receiving head can be reduced.
【0045】図5は保持部材20にプリズムレンズ10
a,10bが取り付けられた状態を示す正面図である。
図5において、保持部材20については外形線のみが描
かれている。FIG. 5 shows the holding member 20 and the prism lens 10
It is a front view showing the state where a and 10b were attached.
In FIG. 5, only the outline of the holding member 20 is drawn.
【0046】光ファイバ40aの先端から出射した光
は、プリズムレンズ10aの第1の凸レンズ14に入射
し、反射面13により反射される。その反射光は、図4
に示すように、プリズムレンズ10aの第2の凸レンズ
15および窓孔31aを通って出射される。投受光ヘッ
ドから所定の距離Lだけ離れた検出位置Aに検出対象物
50が存在する場合には、出射光がその検出対象物50
の表面で反射され、反射光が窓孔31bを通ってプリズ
ムレンズ10bの第2の凸レンズ15に入射する。その
入射光は反射面13により反射され、図5に示すよう
に、プリズムレンズ10bの第1の凸レンズ14から出
射され、光ファイバ40bの先端に導かれる。The light emitted from the tip of the optical fiber 40a enters the first convex lens 14 of the prism lens 10a and is reflected by the reflecting surface 13. The reflected light is shown in FIG.
As shown in, the light is emitted through the second convex lens 15 of the prism lens 10a and the window hole 31a. When the detection target object 50 exists at the detection position A which is separated from the light emitting / receiving head by a predetermined distance L, the emitted light is the detection target object 50.
The reflected light is reflected by the surface of the prism, passes through the window hole 31b, and enters the second convex lens 15 of the prism lens 10b. The incident light is reflected by the reflecting surface 13, is emitted from the first convex lens 14 of the prism lens 10b, and is guided to the tip of the optical fiber 40b, as shown in FIG.
【0047】光ファイバ40bの先端から光が出射した
場合には、上記と逆の経路をたどって、検出位置Aから
の反射光が光ファイバ40aの先端に導かれる。このよ
うにして、所定の検出位置Aに検出対象物50が存在す
るかどうかが検出される。When the light is emitted from the tip of the optical fiber 40b, the reflected light from the detection position A is guided to the tip of the optical fiber 40a by following the path opposite to the above. In this way, it is detected whether or not the detection target object 50 is present at the predetermined detection position A.
【0048】なお、上記実施例では、プリズムレンズ1
0,10a,10bの両側面部に断面矩形の凸部16が
形成されているが、凸部16の形状はそれに限定され
ず、断面半円形あるいはその他の形状の凸部16を形成
してもよい。また、プリズムレンズ10,10a,10
bの各側面部に2以上の凸部16を形成してもよい。さ
らに、上記実施例では、プリズムレンズ10,10a,
10bの後面部17を円弧状になるように面取りしてい
るが、プリズムレンズ10,10a,10bの後面部を
多角形に面取りしてもよい。In the above embodiment, the prism lens 1
The convex portions 16 having a rectangular cross section are formed on both side surface portions of 0, 10a, and 10b, but the shape of the convex portions 16 is not limited thereto, and the convex portions 16 having a semicircular cross section or other shapes may be formed. . In addition, the prism lenses 10, 10a, 10
You may form two or more convex parts 16 in each side part of b. Further, in the above embodiment, the prism lenses 10, 10a,
Although the rear surface portion 10b of the prism lens 10b is chamfered to have an arc shape, the rear surface portion of the prism lenses 10, 10a and 10b may be chamfered into a polygonal shape.
【0049】上記実施例のプリズムレンズ10,10
a,10bは、光を90°曲げる必要のある照明装置に
も適用することができる。The prism lenses 10 and 10 of the above embodiment
The a and 10b can also be applied to a lighting device that needs to bend light by 90 °.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上のように、第1および第2の発明に
よれば、プリズムの入射面および出射面にそれぞれ第1
の凸レンズおよび第2の凸レンズを設けることにより、
所望の収束光を実現し、かつ十分な光量を確保しつつ、
光の進行方向を変えることが可能となる。また、第3の
発明によれば、良好な特性を有する光電スイッチが得ら
れる。As described above, according to the first and second aspects of the invention, the first and second incident surfaces of the prism are respectively formed.
By providing the convex lens and the second convex lens of
While achieving the desired converged light and securing a sufficient amount of light,
It is possible to change the traveling direction of light. Further, according to the third invention, a photoelectric switch having good characteristics can be obtained.
【図1】本発明の一実施例によるプリズムレンズの正面
図、側面図および底面図である。FIG. 1 is a front view, a side view, and a bottom view of a prism lens according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のプリズムレンズの縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of the prism lens of FIG.
【図3】図1のプリズムレンズを用いた限定反射サイド
ビュー型の光電スイッチの投受光ヘッドの分解斜視図で
ある。FIG. 3 is an exploded perspective view of a projecting / receiving head of a limited reflection side-view type photoelectric switch using the prism lens of FIG.
【図4】図3の投受光ヘッドの横断面図である。4 is a cross-sectional view of the light emitting / receiving head of FIG.
【図5】図3の投受光ヘッドの保持部材にプリズムレン
ズを取り付けた状態を示す正面図である。5 is a front view showing a state in which a prism lens is attached to a holding member of the light emitting / receiving head of FIG.
【図6】従来の光ファイバの検出端構造を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a conventional detection end structure of an optical fiber.
【図7】従来の光伝送装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional optical transmission device.
【図8】従来の光軸変換装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional optical axis conversion device.
【図9】従来技術における問題点の原因を説明するため
の図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a cause of a problem in the conventional technique.
10a,10b プリズムレンズ 11 第1の入出射面 12 第2の入出射面 13 反射面 14 第1の凸レンズ 15 第2の凸レンズ 16 凸部 17 後面部 40,40a,40b 光ファイバ なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 10a, 10b Prism lens 11 1st entrance / exit surface 12 2nd entrance / exit surface 13 Reflection surface 14 1st convex lens 15 2nd convex lens 16 Convex part 17 Rear surface part 40, 40a, 40b Optical fiber In each figure, The same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (3)
出射面および光を反射する反射面を有するプリズムと、 前記プリズムの入射面側に設けられた第1の凸レンズ
と、 前記プリズムの出射面側に設けられた第2の凸レンズと
を備え、 前記第1の凸レンズを通して前記プリズム内部に入射し
た光が前記反射面において反射し、前記第2の凸レンズ
を通して出射することを特徴とする光方向変換装置。1. A prism having an incident surface that guides light inside, an exit surface that emits light to the outside, and a reflecting surface that reflects light, a first convex lens provided on the incident surface side of the prism, and the prism. And a second convex lens provided on the exit surface side of the second convex lens, wherein the light incident on the inside of the prism through the first convex lens is reflected on the reflecting surface and is emitted through the second convex lens. Light redirecting device.
する光を略平行光にするレンズであり、前記第2の凸レ
ンズは前記出射面から出射される光を収束光にするレン
ズであることを特徴とする請求項1記載の光方向変換装
置。2. The first convex lens is a lens that converts light incident on the incident surface into substantially parallel light, and the second convex lens is a lens that converts light emitted from the exit surface into convergent light. The light redirecting device according to claim 1, wherein:
ことにより前記物体の有無を検出する光電スイッチにお
いて、 光を内部に導く入射面、光を外部に出す出射面および光
を反射する反射面を有するプリズムと、 前記プリズムの入射面側に設けられた第1の凸レンズ
と、 前記プリズムの出射面側に設けられた第2の凸レンズと
を備え、 前記第1の凸レンズを通して前記プリズム内部に入射し
た光が前記反射面において反射し、前記第2の凸レンズ
を通して出射する光方向変換装置を用いていることを特
徴とする光電スイッチ。3. A photoelectric switch for detecting the presence or absence of the object by projecting the light onto the object and receiving the reflected light, the incident surface for guiding the light inside, the exit surface for emitting the light to the outside, and the light reflection A prism having a reflecting surface for controlling the incident angle, a first convex lens provided on the incident surface side of the prism, and a second convex lens provided on the exit surface side of the prism, and the prism passing through the first convex lens. A photoelectric switch characterized in that a light redirecting device is used, in which light incident inside is reflected on the reflection surface and emitted through the second convex lens.
Priority Applications (1)
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