CN109690720A - 光电传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结构简单且能够检测透明的检测对象物的光电传感器。反射部(20)将发光部(10a)射出且透过了检测对象物(A)的光以向检测对象物(A)的表面斜向射入的方式进行反射，受光部(10b)接收反射部(20)反射且透过了检测对象物(A)的光。

Description

光电传感器

技术领域

本发明涉及光电传感器，例如，涉及检测检测对象物的光电传感器。

背景技术

目前，在工厂的制造生产线等上，为了检测由带式输送机搬运的薄的片状或平板状的检测对象物(例如纸币、包装用纸)而使用光电传感器。

图6是表示现有的光电传感器900的结构之一例的示意图。如图6所示，光电传感器900具备发光部910和受光部920。检测对象物A沿与纸面垂直的方向被搬运，通过发光部910和受光部920之间。发光部910朝向受光部920射出光。在检测对象物A通过发光部910和受光部920之间时，从发光部910射出的光的一部分被检测对象物A反射。因此，与在发光部910和受光部920之间不存在检测对象物A的情况相比，存在检测对象物A时的受光部920的受光量减少。因此，光电传感器900能够基于受光部920的受光量来检测检测对象物A。

另外，在专利文献1中公开有除了发光部及受光部之外还具备反射镜的回归反射型光电传感器。在上述回归反射型光电传感器中，反射镜将发光部射出的光反射，由反射镜反射的光被受光部接收。在该结构中，检测对象物在发光部及受光部和反射镜之间进行搬运。

专利文献1：日本公开特许公报“特开平10－111365号公报(1998年4月28日公开)”

专利文献2：日本公开特许公报“特开2008－112629号公报(2008年5月15日公开)”

近年来，透明的纸币在世界上增加。图6所示的光电传感器900、专利文献1的回归反射型光电传感器均难以检测透明的检测对象物。上述问题的一解决对策记载于专利文献2中。专利文献2记载的光电传感器通过偏振滤光片截止由检测对象物的表面反射的光的非偏振成分。受光部仅接收透过了偏振滤光片的偏振成分。因此，存在检测对象物时的受光量与不存在检测对象物时的受光量相比减少。但是，专利文献2记载的光电传感器具备偏振滤光片及偏振片等高昂的光学零件，因此，成本高。另外，在检测对象物几乎不能讲偏振无偏振化的情况下，专利文献2的光电传感器难以检测检测对象物。

发明内容

本发明是鉴于所述技术问题而设立的，其目的在于提供结构简单且能够检测透明的检测对象物的光电传感器。

为了解决上述技术问题，本发明一方面的光电传感器具备：发光部、由反射面将所述发光部射出的光反射的反射部、接收所述反射部反射的光的受光部，基于所述受光部的受光量检测处于所述发光部及所述受光部和所述反射部之间的片状或平板状的检测对象物，其中，所述反射面相对于由该反射面反射的光射入的所述检测对象物的表面倾斜。

根据本发明一方面，能够以简单的结构检测透明的检测对象物。

附图说明

图1是表示实施方式1的光电传感器具备的主要部分结构的配置的示意图；

图2是表示具备实施方式1的光电传感器的检查装置的一部分结构的图；

图3是表示从实施方式1的光电传感器具备的发光部射出的光的路径的图；

图4是表示光向检测对象物的入射角和光的透射率的关系的图表。

图5是表示实施方式2的反射型光电传感器的结构的示意图；

图6是表示现有的光电传感器的结构之一例的示意图。

标记说明

100、200：光电传感器

10a：发光部

10b：受光部

20：反射部

具体实施方式

〔实施方式1〕

以下，使用图1～图4详细说明本发明的实施方式。

(检查装置1的结构)

图2是表示实施方式1的检查装置1的一部分结构的图。如图2所示，检查装置1具备发光部10a、受光部10b、反射部20及搬运装置30。发光部10a、受光部10b及反射部20包含于后述的光电传感器100中。

发光部10a朝向反射部20射出光。发光部10a具备例如LED(light emittingdiode)或LD(Laser Diode)等发光元件。受光部10b例如具备光电二极管或光电晶体管。受光部10b接收由反射部20反射的光，对接收到的光进行光电转换。另外，受光部10b将通过光电转换而生成的电流发送到光电传感器100或检查装置1的控制部(未图示)。反射部20将从发光部10a接收的光朝向受光部10b进行反射。反射部20例如具备具有镜面(反射面)的反射镜。

搬运装置30在发光部10a及受光部10b和反射部20之间向图2的左或右方向搬运检测对象物A。搬运装置30例如由夹持检测对象物A的两面的辊、及驱动上述辊的电动机构成。

在图2中，检测对象物A具有片状。但是，检测对象物A只要具有与反射部20对面的一个表面和与发光部10a及受光部10b对面的相反侧的表面即可。检测对象物A例如也可以具有平板状。检测对象物A例如是纸币或包装用纸。检测对象物A的一部分或整体也可以由透明的材料(例如聚合物树脂)形成。

光电传感器100或检查装置1基于通过对受光部10b接收的光进行光电转换而得到的电压值或电流值计算透射光的光量。而且，光电传感器100或检查装置1基于算出的透射光的光量，判定有无检测对象物A。例如，光电传感器100或检查装置1在透射光的光量超过阈值的情况下，判定为没有检测对象物A。另一方面，光电传感器100或检查装置1在透射光的光量为阈值以下的情况下，判定为存在检测对象物A。

(光电传感器100的结构)

图1表示光电传感器100具备的主要部分结构的配置。如图1所示，在光电传感器100中，发光部10a及受光部10b相对于由检查装置1的搬运装置30搬运的检测对象物A位于同一侧，反射部20相对于检测对象物A位于发光部10a及受光部10b的相反侧。换言之，检测对象物A在一个表面与反射部20面对，在相反侧的表面与发光部10a及受光部10b面对。

如图1所示，从光电传感器100的发光部10a射出的光(射出光)以入射角α向检测对象物A射入。入射角α也可以是0°以上且小于90°的任意角度。在射出光以入射角α向检测对象物A射入时，射出光的一部分在空气(外界)和检测对象物A的界面发生散射。另外，在检测对象物A非透明的情况下，在透过检测对象物A内的期间，光衰减。进而，在光从检测对象物A射出时，光的一部分在空气和检测对象物A的界面发生散射。透过了检测对象物A的光通过被反射部20反射，再次以入射角β向检测对象物A射入。入射角β也可以是大于0°且小于90°的任意角度。以入射角β向检测对象物A射入的光的一部分被散射。另外，在检测对象物A非透明的情况下，在透过检测对象物A内的期间，光衰减。在光从检测对象物A射出时，光的一部分在空气和检测对象物A的界面再次散射。此外，虽然未作图示，在检测对象物A内，光进行多重反射。透过了检测对象物A的光(透射光)由受光部10b接收。

此外，在图1中，在存在发光部10a的位置，也可以代替发光部10a而配置对来自发光部10a的射出光进行导光的光纤的射出口。另外，在存在受光部10b的位置，也可以代替受光部10b而配置将光导光至受光部10b的光纤的受光口。在该结构中，检查装置1(参照图2)中的发光部10a及受光部10b的配置的自由度提高。

在现有的光电传感器中，反射部的反射面与检测对象物的表面平行。因此，例如在检测对象物接近反射面的情况下，由检测对象物的表面反射的光朝向的方向与由反射面反射的光朝向的方向大致相同。在这种情况下，由检测对象物的表面反射的光的一部分向受光部射入。其结果，在存在检测对象物的情况和不存在检测对象物的情况之间，受光部的受光量的变化减小，不易检测检测对象物。

另一方面，由图1可知，在实施方式1的光电传感器100中，检测对象物A的表面和反射部20的反射面朝向彼此不同的方向。因此，由反射部20反射的光向受光部10b射入，但由检测对象物A的表面反射的光未向受光部10b射入。因此，由检测对象物A的表面反射的光对受光部10b的受光量的变化几乎没有影响。

(入射角α和透射率t的关系)

图3是表示从发光部10a射出的光向检测对象物A射入时的入射角α和透过检测对象物A的光的透射率t的关系的图。透射率t是透过检测对象物A的光的光量相对于向检测对象物A射入的光的光量的比例。在此，在图3中，具体而言，检测对象物A是具有折射率1.5的、透明的聚合物树脂制的片材。检测对象物A的周围是空气。如图3所示，通常，根据入射角α，光的透射率t不同。例如，在入射角α为0°的情况下，透射率t约为0.92。另一方面，在入射角α为60°的情况下，透射率t约为0.83。此外，虽然未作图示，由反射部20反射的光的入射角β和透过检测对象物A的光的透射率t的关系也相同。

图4是表示光的入射角α、β和光的透射率t的关系的图表。如图4所示，通常，入射角α、β越大，透射率t越小。根据入射角α、β，光的透射率t发生变化的理由是因为，入射角α、β越大，在空气和检测对象物A的界面进行菲涅耳反射的光的比例越高。此外，入射角α、β越大，透过检测对象物A内的光的光学距离越长，因此，在检测对象物A不完全透明的情况下，即使在检测对象物A内光衰减，透射率t也减小。

根据实施方式1的结构，从发光部10a射出的光相对于检测对象物A的表面向斜方向(即以大于0°且小于90°的入射角α)射入。另外，由反射部20反射的光相对于检测对象物A的表面向斜方向(即以大于0°且小于90°的入射角β)射入。因此，与光相对于检测对象物A的表面向垂直方向射入的结构相比，菲涅耳反射率上升(参照图3)。由此，受光部10b的受光量减少。此外，由于透过检测对象内的光学距离长，特别是在检测对象物A为非透明的情况下，光在检测对象物A内衰减，由此，透射率t进一步降低。由此，受光部10b的受光量减少。

由图4可知，在入射角α、β约为60°以上的情况下，随着入射角α、β的增大，透射率t急剧减小。透射率t越小，光电传感器100的受光部10b的受光量越少，因此，能够基于受光量的变化更正确地判定有无检测对象物A。因此，入射角α、β期望为60°以上。

〔实施方式2〕

如下，基于图5说明本发明的其它实施方式。此外，为了便于说明，对于具有与上述实施方式中说明的部件相同功能的部件标注同一标记并省略其说明。

(光电传感器200的结构)

图5是表示实施方式2的光电传感器200的结构的示意图。如图5所示，在实施方式2的光电传感器200中，也与上述实施方式1的光电传感器100相同，发光部10a及受光部10b相对于检测对象物A位于同一侧，反射部20相对于检测对象物A位于与发光部10a及受光部10b相反侧。

在实施方式2中，从发光部10a射出的光向检测对象物A射入时的入射角α约为0°。即，从发光部10a射出的光相对于检测对象物A的表面大致垂直地射入。另一方面，由反射部20反射的光向检测对象物A射入时的入射角β与上述实施方式1相同，大于0°，优选为约60°以上。即，在实施方式2中，也可以说发光部10a的光轴和受光部10b的光轴以大于0°，优选为约60°以上的角度交叉。

此外，在图5中，发光部10a和受光部10b的位置也可以交替。在该结构中，从发光部10a射出的光相对于检测对象物A的表面以大于0°，优选为约60°以上的入射角α射入。另外，由反射部20反射的光相对于检测对象物A的表面大致垂直地射入。即，入射角β约为0°。

根据实施方式2的结构，与上述实施方式1的结构相比，发光部10a和反射部20之间的距离变短。因此，能够将检查装置1(参照图2)更紧凑化。进而，根据实施方式2的结构，通过改变反射部20反射光的方向，能够简单地改变受光部10b接收透射光的位置。例如，在检测对象物A为白纸的情况下，如果发光部10a和受光部10b过近，则与由反射部20反射且向受光部10b射入的光的光量相比，由检测对象物A反射且向受光部10b射入的光的光量更多，因此，可能不能检测到对象物。在这种情况下，通过调整反射部20反射光的方向，使发光部10a和受光部10b远离，能够不使由检测对象物A反射的光向受光部10b射入。

(总结)

如上，本发明一方面的光电传感器具备发光部、由反射面将上述发光部射出的光反射的反射部、接收上述反射部反射的光的受光部，基于上述受光部的受光量检测处于上述发光部及上述受光部和上述反射部之间的片状或平板状的检测对象物，其中，上述反射面相对于由该反射面反射的光射入的上述检测对象物的表面倾斜。

根据上述结构，从射出部朝向反射部射出的光、及由反射部反射的光中至少一方相对于检测对象物的表面斜向射入。因此，在外界和检测对象物的界面将光的一部分反射。通常，与光相对于检测对象物的表面垂直射入的情况相比，光相对于检测对象物的表面斜向射入的情况下，界面上的反射率高(菲涅耳反射)。因此，在存在检测对象物的情况下，对应于光被反射的量，受光部的受光量大幅降低。因此，即使在检测对象物透明的情况下，也能够基于受光部的受光量的变化检测检测对象物。

在现有的结构中，反射部的反射面与检测对象物的表面平行，因此，有时由检测对象物的表面反射的光的一部分向受光部射入。例如，在检测对象物接近反射面的情况下，由检测对象物的表面反射的光朝向的方向与由反射面反射的光朝向的方向大致相同。在这种情况下，由检测对象物的表面反射的光的一部分向受光部射入。其结果，在存在检测对象物的情况和不存在检测对象物的情况之间，受光部的受光量的变化减小，难以检测检测对象物。另一方面，根据上述结构，由于反射部的反射面相对于检测对象物的表面倾斜，故而由检测对象物的表面反射的光朝向的方向与由反射面反射的光朝向的方向、即受光部的方向不同。因此，由检测对象物的表面反射的光不向受光部射入。

在本发明另一方面的光电传感器中，上述反射部也可以以光相对于上述检测对象物的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式反射光。

发明者对透明的检测对象物调查了光的入射角和透射率的关系。而且，在光的入射角为60°以上的情况下，与光的入射角小于60°的情况相比，在检测对象物的表面反射的光的光量极大，其结果，想到利用透射率大幅降低的情况。根据上述结构，由反射部反射的光相对于检测对象物的表面以60°以上的入射角斜向射入，因此，受光部的受光量大幅减少。因此，特别是即使在检测对象物透明的情况下，能够正确地检测检测对象物。

在本发明另一方面的光电传感器中，上述发光部也可以以光相对于上述检测对象物的相反侧的表面斜向射入的方式射出光。

根据上述结构，从发光部射出的光相对于检测对象物的相反侧的表面斜向射入，因此，在外界和检测对象物的界面将光的一部分反射(菲涅耳反射)。因此，与不存在检测对象物的情况下的受光部的受光量相比，存在检测对象物的情况下的受光部的受光量减少。因此，能够基于受光部的受光量的变化检测检测对象物。

在本发明另一方面的光电传感器中，上述发光部也可以以光相对于上述检测对象物的相反侧的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式射出光。

如上所述，在光的入射角为60°以上的情况下，与光的入射角小于60°的情况相比，透射率大幅降低。根据上述结构，从发光部射出的光相对于检测对象物的相反侧的表面以60°以上的入射角斜向射入，因此，透射率大幅降低，其结果，受光部的受光量大幅减少。因此，特别是即使在检测对象物透明的情况下，也能够正确地检测检测对象物。

本发明不限于上述各实施方式，在权利要求的范围内可进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种光电传感器，其具备：

发光部；

由反射面将所述发光部射出的光反射的反射部；

接收所述反射部反射的光的受光部，

基于所述受光部的受光量检测处于所述发光部及所述受光部和所述反射部之间的片状或平板状的检测对象物，其特征在于，

所述反射面相对于由该反射面反射的光射入的所述检测对象物的表面倾斜，所述反射部以使光相对于所述检测对象物的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式反射光。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，

所述发光部以使光相对于所述检测对象物的相反侧的表面斜向射入的方式射出光。

3.如权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，

所述发光部以使光相对于所述检测对象物的相反侧的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式射出光。

4.一种光电传感器，其具备：

发光部；

由反射面将所述发光部射出的光反射的反射部；

接收所述反射部反射的光的受光部，

基于所述受光部的受光量检测处于所述发光部及所述受光部和所述反射部之间的片状或平板状的检测对象物，其特征在于，

所述发光部以使光相对于所述检测对象物的相反侧的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式射出光。

Claims (4)

1.一种光电传感器，其具备：

发光部；

由反射面将所述发光部射出的光反射的反射部；

接收所述反射部反射的光的受光部，

基于所述受光部的受光量检测处于所述发光部及所述受光部和所述反射部之间的片状或平板状的检测对象物，其特征在于，

所述反射面相对于由该反射面反射的光射入的所述检测对象物的表面倾斜入射角。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，

所述反射部以使光相对于所述检测对象物的表面以60°以上的射入角斜向射入的方式反射光。

3.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，

所述发光部以使光相对于所述检测对象物的相反侧的表面斜向射入的方式射出光。

4.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，

所述发光部以使光相对于所述检测对象物的相反侧的表面以60°以上的入射角斜向射入的方式射出光。