産業機器の自動化ラインや、ATM・アミューズメント機器において、物体の有無や位置を正確に検出するセンシング技術は欠かせません。

その中でも、非接触で高精度かつ高速な検知を実現する「透過型フォトセンサ」は、現代の電子機器における不可欠な電子部品です。 フォトインタラプタと呼ばれることもあります。

本記事では、透過型フォトセンサの基本原理から、高速応答や高精度といった技術的な強み、さらに産業・医療・金融分野での具体的な導入事例までを網羅的に解説します。

光センサ専業メーカーとして50年以上の実績を持つ新光電子の豊富なラインナップを例に、最適な選定ポイントも紹介しますので、ぜひ設計・開発の参考にしてください。

なお、新光電子では業界屈指の品揃えで、最適な製品選びをサポートします。廃番品の代替提案や、フルカスタムによる再現、既製品への追加工など、専業メーカーならではの柔軟な対応が可能です。

自社の用途に最適な機種の選定方法にお困りの際は、ぜひお気軽にご相談ください。

透過型フォトセンサとは？

透過型フォトセンサは、向かい合わせに配置された発光素子と受光素子の間を物体が横切る際の「光の遮断」を検知する非接触型のセンサです。

物体が光路を遮るか通すかを判別することで、物体の有無や通過、位置決め、回転数などを正確に捉えます。

機械的な接点を持たないため、センサ自体の摩耗がなく長寿命です。また、検知対象物に接触しないため、対象物を傷つける心配がない点も大きな特長です。

一般的には「透過型フォトインタラプタ」や「透過型光電センサ」とも呼ばれますが、本記事では「透過型フォトセンサ」と表記を統一して解説します。

構成部品

• 発光素子：主に赤外線LEDが使用されます。エミッタとも呼ばれ、特定の波長の光を対向する受光部へ照射します。出力方法には常時点灯させる方式や、外乱光ノイズに強いパルス状に点灯させる方式があります。
• 受光素子：ディテクタとも呼ばれ、フォトトランジスタやフォトICが使用されます。対向する発光素子からの光を受け取り、その光量の変化を電気信号へと変換する役割を担います。
• スリット：発光側と受光側のそれぞれの前面に設けられた、物理的な開口部です。光の通る範囲を細く制限することで、小さな物体の検知を可能にし、検出位置の細かさを示す「分解能」を高めます。

基本的な検出原理

検出の仕組みは非常にシンプルで、発光部から受光部への光の通り道を、物体が遮るか否かを利用しています。

1. 入光状態（物体がない時）： 発光素子からの光が遮られずに受光素子に届いている状態です。受光素子は光を検知し、所定の信号（例：Lowレベルなど）を出力します。
2. 遮光状態（物体がある時）： スリット間に物体が侵入し、光が遮られた状態です。受光素子に光が届かなくなると、電気信号が変化（スイッチング）し、物体の通過や存在を知らせます。

この明確なON/OFF動作により、非接触でありながら確実な検出を実現しています。

機械式スイッチとの違い

リミットスイッチやマイクロスイッチは、物体が接触することで回路を開閉します。

• 機械式：接触による摩耗があり、寿命に限りがあります。また、チャタリング（振動）除去の処理が必要です。
• 透過型：非接触のため摩耗がなく、半永久的に使用可能です。高速応答性に優れています。

透過型フォトセンサの特徴

透過型フォトセンサは、物理的な接触を伴うリミットスイッチや、反射型をはじめとする他の光センサと比較して、特に「応答速度」と「位置精度」において優れた特性を持っています。

ここでは、透過型フォトセンサを採用する主な技術的メリットについて詳しく解説します。
 

高速応答性

光の速さで信号を伝達するため、機械式スイッチでは不可能な高速動作の追従が可能です。 特に、受光素子に信号処理回路を一体化した「フォトIC」を採用したデジタル出力タイプは、マイクロ秒（μs）単位での超高速制御を実現しています。

新光電子製品のフォトIC出力タイプ「KI5230」のデータシートを参照すると、その高速性がよく分かります。

※データ出典：KI5230 – 光センサ、フォトセンサ、データシート

 
これらの数値は、100万分の1秒単位での応答を意味します。この高速性が、高回転するモーターの回転数制御（エンコーダ用途）や、生産ラインを流れる高速ワークの通過検知において、タクトタイムの短縮と生産効率の向上に大きく貢献します。

また、機械式スイッチのように接点の摩耗やバウンス（振動）がないため、高速動作時でも常にクリアな信号が得られるのも大きな強みです。

高精度な検出位置特性

透過型は反射型と異なり、光を物理的に絞り込む「スリット（光学絞り）」を介して検知を行います。これにより、物体のエッジを極めて正確に捉えることが可能です。

• 高い繰り返し精度： 物体が光路を横切る「遮光の瞬間」が明確なため、何度検知しても出力信号のズレがほとんど生じません。
• 微細な物体の検知： スリット幅を狭めることで、数ミリ以下の小さな物体や、薄い板上のワークの位置も高い分解能で判別できます。

この特性は、ATMの紙幣搬送やプリンタのヘッド位置制御など、0.1mm程度の検出精度が求められるメカトロニクス機器において不可欠な要素となっています。

非接触検出による高耐久性

検出物体に触れることなく検知できるため、センサ自体が摩耗せず、長寿命です。機械式スイッチのような接点の劣化が発生しません。

また、対象物に物理的な負荷をかけないため、傷つきやすいフィルムや、軽量な紙、精密部品などの検出にも適しています。

透過型フォトセンサの最適な製品選定のポイント

市場には数多くの透過型フォトセンサが存在しますが、用途に合わない製品を選定すると、誤動作や検出ミスの原因となります。 最適な製品を絞り込むために、まずは「形状」「出力形式」「環境性能」の3軸で検討を進めましょう。

 
特にATMやプリンターなど、紙を扱う機器では「紙粉」による光路の遮断が誤動作の大きな原因となります。こうした現場では、発光・受光面がフラットな樹脂で覆われ、ゴミが溜まりにくい「完全防塵タイプ」の採用が標準的です。

透過型フォトセンサの用途や導入事例

透過型フォトセンサは、その高い精度から、産業機器、アミューズメント機器、医療・金融機器など、社会インフラを支える重要機器に多数組み込まれています。 ここでは、業界ごとの具体的な活用事例を紹介します。

産業機器

工場の自動化設備において、透過型フォトセンサは「機械の目」として機能し、正確な制御を支えています。

• メカの原点検出、リミット検出： リニアアクチュエータやロボットアームが基準位置に戻ったことや、可動範囲の限界に達したことを非接触で検知します。位置検出の繰り返し精度が高いと、機械の動作精度が向上します。
• モータの回転検知：ワークを搬送するベルトコンベアの駆動用モータの速度調整や位置制御に使用されます。高速応答タイプ(フォトIC)の使用が一般的です。

アミューズメント

パチンコ台やスロットマシンなどのアミューズメント機器では、不正防止と演出のために多数のフォトセンサが使用されています。

• リールの回転検知： パチスロ機の絵柄ドラム（リール）の回転位置を正確に把握するために使用されます。高い位置検出精度により、絵柄を狙った位置で止める制御を可能にします。
• 扉開閉検知： メンテナンス扉が開けられたことを検知し、セキュリティアラームを作動させます。
• メダル・玉の通過検知： 投入されたメダルやパチンコ玉の通過を高速かつ正確にカウントし、払い出し制御を行います。振動やホコリが多い環境のため、防塵タイプのセンサが多用されます。

医療機器

人命に関わる医療分野では、非接触で衛生的であることや、誤動作が許されない高い信頼性が求められます。

• 各種ユニットの脱着検知： 検体検査装置において、試験管や試薬カセットなどのユニットが正しくセットされているかの確認に利用されます。
• メカの位置検出： 分析装置内の搬送アームやステージの位置決め制御に使用されます。
• 検体容器の有無検知： 試験管などの透明容器や、中の液体の有無を検知します。

金融機器

ATMや両替機などの金融端末では、紙幣や硬貨を正確に処理するためにフォトセンサが不可欠です。

• 各種ユニットの脱着検知： 金種カセットが正しく装填されているかを検知します。
• 紙幣搬送制御： 紙幣の通過タイミングや、ジャム（紙詰まり）の検知を行います。紙幣から出る紙粉による誤動作を防ぐため、防塵タイプのセンサが必須となります。
• 異物検知： 投入口に異物がないかを確認し、トラブルを未然に防ぎます。

その他用途

産業用途以外にも、透過型フォトセンサは様々な機器で応用されています。

• 簡易エンコーダ： モーター軸にスリット円盤（コードホイール）を取り付け、その回転をフォトセンサで読み取ることで、回転数や速度を制御します。デジタル出力（フォトIC）タイプであれば応答速度が速い（μsオーダー）ため、高速回転するモーターの制御も可能です。
• 各種ユニットの脱着検知： OA機器（プリンタ等）のトナーボトルや給紙トレイのセット確認など、身近な製品の中にも数多く組み込まれています。

使用箇所のスペースや環境に合わせて、最適な製品を選択しましょう。

新光電子の透過型フォトセンサの特徴

透過型フォトセンサの選定において、候補のひとつとして検討したいのが、光センサ専業メーカー「新光電子」の製品群です。50年以上にわたり培った専門知識と、多様なニーズに応える豊富なバリエーションが、設計上の課題解決を後押しします。

業界最多のラインナップ

新光電子の「KIシリーズ」は、検出ギャップの幅や取り付け形状の選択肢が非常に豊富です。物体のサイズや、機器内の限られたスペースに合わせて、最適なモデルを厳選できます。

• 幅広いギャップ設定：2mmから最大15mmまで対応。特に10mm以上のワイドギャップ製品（KI1215, KI1223, KI1248など）は、厚みのあるワークの検出において他社製品を圧倒します。
• 多様な取り付け形態
  ・基板直付け： はんだ付けして固定する、装置の小型化に適したタイプ（KI1221など）
  ・コネクタ： メンテナンス性に優れ、配線工数を削減できるタイプ
  ・ネジ止め： フランジを介して、筐体に強固に固定できるタイプ（KI1138など）
  ・スナップイン： 板金の穴に押し込むだけで固定可能なワンタッチタイプ（KI3024など）

また、過酷な環境に対応したモデルも用意しています。 紙粉やホコリに強い「完全防塵タイプ（KI5774など）」や、水滴がかかる環境でも使用可能な「防滴タイプ（KI3700など）」も標準化されています。

カスタマイズも柔軟に対応

標準品だけでは解決できない特殊な要件に対しても、新光電子は柔軟にカスタマイズを行います。 光センサを知り尽くした技術者による、きめ細やかなサポートを強みにしています。

1. 特性の最適化：使用環境に合わせて、検出感度や応答速度を個別に調整します。
2. 形状や仕様の変更： 取り付け穴の位置変更、特殊なケーブル長への対応、指定コネクタへの付け替えが可能です。
3. アッセンブリ提供： ケーブルの圧着加工や基板実装済み状態での納品など、お客様側の組み立て工数を削減する提案を行います。

さらに、「廃番になった他社製品の代替品」の相談も可能です。同等品のご提案やフルカスタムでの再現開発まで、お客様のニーズに合わせた最適な解決策を提示します。

新光電子の透過型フォトセンサの製品

新光電子の透過型フォトセンサの選定に役立つ関連製品情報と、仕様書を読み解くための専門用語を解説します。
 

新光電子 透過型フォトセンサ（KIシリーズ）主要製品一覧

新光電子の透過型フォトセンサは、「防塵タイプ」「ワイドギャップ（幅広）」「高精度（狭スリット）」など、用途に合わせた多様な形状が特徴です。

以下の表は、データブックに記載されている主要なスペックと特徴をまとめたものです。

 
※データ出典：透過型フォトセンサ

ギャップ幅（2mm〜15mm）、取り付け形状（基板直付け、コネクタ、ネジ止め）など、出力形式から最適な製品の選定にお役立てください。

用語解説

表や仕様書内で使用されている専門用語について解説します。

1. 構造・機能に関する用語

製品の物理的な形状や、新光電子独自のパッケージ構造に関する用語です。

2. 電気的特性に関する用語（入力・発光側）

データシートの「最大定格」や「電気的光学的特性」の入力側（LED側）に記載されている記号です。

3. 電気的特性に関する用語（出力・受光側）

センサからの信号出力に関わる重要な用語です。「フォトトランジスタ出力」か「フォトIC出力」かによって見るべき項目が異なります。

フォトトランジスタ出力（アナログ）製品の場合　例：KI1221, KI1232 など

フォトIC出力（デジタル）製品の場合　例： KI3110,KI5530 など

4. 環境性能・その他

これらの用語と製品ラインナップを参考に、用途（「何を」「どこで」「どのくらいの精度で」検出したいか）に合わせて最適なセンサを選定することになります。

透過型フォトセンサの相談は新光電子へ

透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）は、高精度・高速応答・非接触という優れた特徴を持ち、産業機器から身近な自動機まで幅広く利用されています。

最適なセンサを選ぶためには、検出する物体のサイズや材質はもちろん、設置スペース、ホコリや外乱光といった使用環境を考慮し、適切なギャップ幅や出力形式を選定することが重要です。

新光電子は、業界最多クラスのラインナップと、防塵・防滴などの高信頼性技術、そして柔軟なカスタム対応力で、お客様の多様なニーズに応える「光センサのプロフェッショナル」です。

「どのセンサを選べばいいかわからない」「既存のセンサが廃番になって困っている」といった課題をお持ちの方は、ぜひ一度、新光電子へお問い合わせください。 豊富な知見に基づいた最適なソリューションをご提案いたします。