DE112017007161T5

DE112017007161T5 - Photoelektrischer sensor

Info

Publication number: DE112017007161T5
Application number: DE112017007161.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Miyamoto; Jun Nakajima
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2018147579A; CN109690720A; WO2018159025A1; US20190265385A1

Abstract

Bereitstellung eines photoelektrischen Sensors, der fähig ist, mit einer einfachen Konfiguration ein transparentes Detektionsobjekt zu detektieren. Ein Reflektor (20) reflektiert Licht, das von einer Lichtabstrahlungseinheit (10a) abgestrahlt wird und durch ein Detektionsobjekt (A) fällt, derart, dass das Licht schräg auf eine Oberfläche des Detektionsobjekts (A) fällt, und eine Lichtempfangseinheit (10b) empfängt das von dem Reflektor (20) reflektierte und durch das Detektionsobjekt (A) fallende Licht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen photoelektrischen Sensor, beispielsweise einen photoelektrischen Sensor, der ein Detektionsobjekt detektiert.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich wird ein photoelektrischer Sensor verwendet, um ein dünnes, blattförmiges oder planes, plattenförmiges Detektionsobjekt (wie etwa eine Banknote oder Einpackpapier) zu detektieren, das von einem Bandförderer in einer Fertigungslinie einer Fabrik befördert wird.
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines herkömmlichen photoelektrischen Sensors 900 veranschaulicht. Wie in 6 veranschaulicht, umfasst der photoelektrische Sensor 900 eine Lichtabstrahlungseinheit 910 und eine Lichtempfangseinheit 920. Ein Detektionsobjekt A wird in einer Richtung senkrecht zu einer Papieroberfläche befördert und läuft zwischen der Lichtabstrahlungseinheit 910 und der Lichtempfangseinheit 920 hindurch. Die Lichtabstrahlungseinheit 910 strahlt Licht in Richtung der Lichtempfangseinheit 920 ab. Wenn das Detektionsobjekt A zwischen der Lichtabstrahlungseinheit 910 und der Lichtempfangseinheit 920 hindurchläuft, wird ein Teil des von der Lichtabstrahlungseinheit 910 abgestrahlten Lichts von dem Detektionsobjekt A reflektiert. Aus diesem Grund nimmt in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, die mittels der Lichtempfangseinheit 920 empfangene Lichtmenge im Vergleich zu dem Fall, in dem das Detektionsobjekt A nicht zwischen der Lichtabstrahlungseinheit 910 und der Lichtempfangseinheit 920 vorhanden ist, ab. Somit kann der photoelektrische Sensor 900 das Detektionsobjekt A anhand der Lichtmenge detektieren, die mittels der Lichtempfangseinheit 920 empfangen wird.
Das Patentdokument 1 offenbart einen photoelektrischen Sensor von dem retroreflektierenden Typ, der zusätzlich zu der Lichtabstrahlungseinheit und der Lichtempfangseinheit einen Spiegel aufweist. Bei dem photoelektrischen Sensor von dem retroreflektierenden Typ wird das von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahlte Licht von dem Spiegel reflektiert, und das von dem Spiegel reflektierte Licht wird mittels der Lichtempfangseinheit empfangen. Bei dieser Konfiguration wird das Detektionsobjekt zwischen der Lichtabstrahlungseinheit und der Lichtempfangseinheit und dem Spiegel befördert.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 10-111 365
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2008-112 629

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
AUFGABEN DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren haben transparente Banknoten weltweit zugenommen. Der photoelektrische Sensor 900 in 6 und der photoelektrische Sensor von dem retroreflektierenden Typ des Patentdokuments 1 erkennen schwerlich ein transparentes Detektionsobjekt. Eine Lösung der vorstehend dargestellten Aufgabe ist in Patentdokument 2 beschrieben. Bei dem in dem Patentdokument 2 beschriebenen photoelektrischen Sensor wird eine unpolarisierte Komponente des an einer Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierten Lichts durch ein Polarisationsfilter ausgefiltert. Die Lichtempfangseinheit empfängt lediglich eine polarisierte Komponente, die durch das Polarisationsfilter gefallen ist. Aus diesem Grund ist die Lichtmenge, die in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, empfangen wird, geringer als die Lichtmenge, die in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt nicht vorhanden ist, empfangen wird. Der in dem Patentdokument 2 beschriebene photoelektrische Sensor weist jedoch teure optische Bauelemente wie etwa das Polarisationsfilter und eine Polarisationsplatte auf, was die Kosten erhöht. In dem Fall, in dem keine so starke Polarisation des polarisierten Lichts durch das Detektionsobjekt erfolgt, detektiert der photoelektrische Sensor des Patentdokuments 2 das Detektionsobjekt zudem kaum.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend dargestellten Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen photoelektrischen Sensor bereitzustellen, der fähig ist, mit einer einfachen Konfiguration ein transparentes Detektionsobjekt zu detektieren.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein photoelektrischer Sensor: eine Lichtabstrahlungseinheit; einen Reflektor, der dazu eingerichtet ist, von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahltes Licht an einer Reflexionsfläche zu reflektieren; und eine Lichtempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, das von dem Reflektor reflektierte Licht zu empfangen, wobei ein Detektionsobjekt, das eine Blattform oder eine ebene Plattenform aufweist und sich zwischen der Lichtabstrahlungseinheit und der Lichtempfangseinheit und dem Reflektor befindet, anhand der Lichtmenge detektiert wird, die mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird, und die Reflexionsfläche in Bezug auf eine Oberfläche des Detektionsobjekts, auf die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht fällt, geneigt ist.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das transparente Detektionsobjekt mit einer einfachen Konfiguration detektiert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung einer Hauptteil-Konfiguration veranschaulicht, welche in einem photoelektrischen Sensor gemäß einer ersten Ausführungsform enthalten ist.
2 ist eine Ansicht, die eine Teilkonfiguration einer Prüfvorrichtung mit dem photoelektrischen Sensor der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die einen Strahlengang des Lichts veranschaulicht, das von einer in dem photoelektrischen Sensor der ersten Ausführungsform enthaltenen Lichtabstrahlungseinheit abgestrahlt wird.
4 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen dem Lichteinfallswinkel an einem Detektionsobjekt und einem Lichttransmissionsgrad veranschaulicht.
5 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines photoelektrischen Sensors von dem Reflexionstyp gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines herkömmlichen photoelektrischen Sensors veranschaulicht.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 4 ausführlich beschrieben.
(Konfiguration der Prüfvorrichtung 1)
2 ist eine Darstellung, die eine Teilkonfiguration einer Prüfvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Prüfvorrichtung 1 eine Lichtabstrahlungseinheit 10a, eine Lichtempfangseinheit 10b, einen Reflektor 20 und eine Fördervorrichtung 30. Die Lichtabstrahlungseinheit 10a, die Lichtempfangseinheit 10b und der Reflektor 20 sind in einem (später zu beschreibenden) photoelektrischen Sensor 100 enthalten.
Die Lichtabstrahlungseinheit 10a strahlt Licht in Richtung des Reflektors 20 ab. Beispielsweise umfasst die Lichtabstrahlungseinheit 10a ein lichtemittierendes Element wie etwa eine Leuchtdiode (LED) oder eine Laserdiode (LD). Beispielsweise umfasst die Lichtempfangseinheit 10b eine Photodiode oder einen Phototransistor. Die Lichtempfangseinheit 10b empfängt das von dem Reflektor 20 reflektierte Licht und führt an dem empfangenen Licht eine photoelektrische Umwandlung durch. Die Lichtempfangseinheit 10b leitet den durch die photoelektrische Umwandlung erzeugten Strom zu dem photoelektrischen Sensor 100 oder einer Steuerung (nicht dargestellt) der Prüfvorrichtung 1 weiter. Der Reflektor 20 reflektiert das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a empfangene Licht in Richtung der Lichtempfangseinheit 10b. Beispielsweise umfasst der Reflektor 20 einen Spiegel mit einer Spiegelfläche (Reflexionsfläche).
Die Fördervorrichtung 30 befördert ein Detektionsobjekt A nach links oder rechts in 2, zwischen der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b und dem Reflektor 20. So ist beispielsweise die Fördervorrichtung 30 mit Walzen ausgeführt, zwischen denen auf beide Oberflächen des Detektionsobjekts A Druck ausgeübt wird, und mit einem Motor, der die Walzen antreibt.
In 2 hat das Detektionsobjekt A eine Blattform. Das Detektionsobjekt A kann jedoch eine Oberfläche aufweisen, die dem Reflektor 20 zugewandt ist, und auf der gegenüberliegenden Seite eine Oberfläche, die der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b zugewandt ist. Beispielsweise kann das Detektionsobjekt A eine ebene Plattenform aufweisen. Beispielsweise ist das Detektionsobjekt A eine Banknote oder Einpackpapier. Das Detektionsobjekt A kann teilweise oder vollständig aus einem transparenten Material (beispielsweise einem Polymerharz) hergestellt sein.
Der photoelektrische Sensor 100 oder die Prüfvorrichtung 1 berechnet die Menge durchfallenden Lichts anhand eines Spannungswerts oder eines Stromwerts, der durch das Durchführen der photoelektrischen Umwandlung des mittels der Lichtempfangseinheit 10b empfangenen Lichts erhalten wird. Dann bestimmt der photoelektrische Sensor 100 oder die Prüfvorrichtung 1 das Vorhandensein des Detektionsobjekts A basierend auf der berechneten Menge des durchfallenden Lichts. So bestimmt beispielsweise der photoelektrische Sensor 100 oder die Prüfvorrichtung 1, dass das Detektionsobjekt A nicht vorhanden ist, wenn die Menge des durchfallenden Lichts eine Schwelle übersteigt. Hingegen bestimmt der photoelektrische Sensor 100 oder die Prüfvorrichtung 1, dass das Detektionsobjekt A vorhanden ist, wenn die Menge des durchfallenden Lichts kleiner gleich der Schwelle ist.
(Konfiguration des photoelektrischen Sensors 100)
1 veranschaulicht eine Anordnung der in dem photoelektrischen Sensor 100 enthaltenen Hauptteil-Konfiguration. Wie in 1 veranschaulicht, befinden sich in dem photoelektrischen Sensor 100 die Lichtabstrahlungseinheit 10a und die Lichtempfangseinheit 10b auf derselben Seite in Bezug auf das Detektionsobjekt A, das von der Fördervorrichtung 30 der Prüfvorrichtung 1 befördert wird, und der Reflektor 20 befindet sich auf der der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b in Bezug auf das Detektionsobjekt A gegenüberliegenden Seite. Mit anderen Worten, das Detektionsobjekt A ist mit einer seiner Oberflächen dem Reflektor 20 zugewandt und ist mit der Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b zugewandt.
Wie in 1 veranschaulicht, fällt das Licht, das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a des photoelektrischen Sensors 100 abgestrahlt wird (das abgestrahlte Licht), unter einem Einfallswinkel α auf das Detektionsobjekt A ein. Der Einfallswinkel α kann ein beliebiger Winkel sein, der größer oder gleich 0° und kleiner als 90° ist. Wenn das abgestrahlte Licht unter dem Einfallswinkel α auf das Detektionsobjekt A fällt, wird ein Teil des abgestrahlten Lichts an der Grenzfläche zwischen Luft (außen) und dem Detektionsobjekt A gestreut. In dem Fall, in dem das Detektionsobjekt A nicht-transparent ist, schwächt sich das Licht ab, während es durch das Detektionsobjekt A fällt. Wenn das Licht von dem Detektionsobjekt A abgestrahlt wird, wird ein Teil des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Detektionsobjekt A gestreut. Das Licht, das durch das Detektionsobjekt A fällt, wird von dem Reflektor 20 reflektiert und fällt unter einem Einfallswinkel β erneut auf das Detektionsobjekt A. Der Einfallswinkel β kann ein beliebiger Winkel sein, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Ein Teil des unter dem Einfallswinkel β auf das Detektionsobjekt A fallenden Lichts wird gestreut. In dem Fall, in dem das Detektionsobjekt A nicht-transparent ist, schwächt sich das Licht ab, während es durch das Detektionsobjekt A fällt. Wenn das Licht von dem Detektionsobjekt A abgestrahlt wird, wird wiederum ein Teil des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Detektionsobjekt A gestreut. Obwohl dies nicht bildlich dargestellt ist, wird das Licht in dem Detektionsobjekt A mehrfach reflektiert. Das Licht, das durch das Detektionsobjekt A fällt (das durchfallende Licht), wird mittels der Lichtempfangseinheit 10b empfangen.
In 1 kann anstelle der Lichtabstrahlungseinheit 10a eine Abstrahlungsöffnung bzw. Auskopplungsfläche einer Lichtleitfaser, die das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht leitet, an einer Position angeordnet sein, an der sich die Lichtabstrahlungseinheit 10a befindet. Anstelle der Lichtempfangseinheit 10b kann eine Lichtempfangsöffnung bzw. Lichteinkopplungsfläche der Lichtleitfaser, die das Licht zu der Lichtempfangseinheit 10b leitet, an einer Position angeordnet sein, an der sich die Lichtempfangseinheit 10b befindet. Mit dieser Konfiguration wird der Freiheitsgrad bezüglich der Anordnung der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b in der Prüfvorrichtung 1 verbessert (siehe 2).
Bei dem herkömmlichen photoelektrischen Sensor ist die Reflexionsfläche des Reflektors parallel zu der Oberfläche des Detektionsobjekts. Aus diesem Grund ist beispielsweise in dem Fall, in dem sich das Detektionsobjekt in der Nähe der Reflexionsfläche befindet, die Richtung, in die das von der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierte Licht gelenkt wird, im Wesentlichen der Richtung gleich, in die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht gelenkt wird. In einem solchen Fall fällt ein Teil des an der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierten Lichts auf die Lichtempfangseinheit. Dadurch nimmt die Änderung der von der Lichtempfangseinheit empfangenen Lichtmenge zwischen dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, und dem Fall, in dem das Detektionsobjekt nicht vorhanden ist, ab, sodass das Detektionsobjekt kaum zu detektieren ist.
Andererseits sind, wie aus 1 ersichtlich, bei dem photoelektrischen Sensor 100 der ersten Ausführungsform die Oberfläche des Detektionsobjekts A und die Reflexionsfläche des Reflektors 20 in Richtungen orientiert, die sich voneinander unterscheiden. Dadurch fällt das Licht, das von dem Reflektor 20 reflektiert wird, auf die Lichtempfangseinheit 10b, jedoch das Licht, das an der Oberfläche des Detektionsobjekts A reflektiert wird, fällt nicht auf die Lichtempfangseinheit 10b. Demzufolge hat das an der Oberfläche des Detektionsobjekts A reflektierte Licht nur wenig Einfluss auf die Änderung der mittels der Lichtempfangseinheit 10b empfangenen Lichtmenge.
(Zusammenhang zwischen Einfallswinkel α und Transmissionsgrad t)
3 ist eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel α, unter dem das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht auf das Detektionsobjekt A fällt, und dem Transmissionsgrad t für das Licht, das durch das Detektionsobjekt A fällt, veranschaulicht. Der Transmissionsgrad t ist ein Verhältnis der durch das Detektionsobjekt A fallenden Lichtmenge zu der auf das Detektionsobjekt A fallenden Lichtmenge. In 3 ist insbesondere das Detektionsobjekt A eine transparente Polymerharzfolie mit einem Brechungsindex von 1,5. Das Detektionsobjekt A ist von Luft umgeben. Wie in 3 veranschaulicht, verändert sich der Transmissionsgrad t für das Licht im Allgemeinen in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel α. Beispielsweise beträgt in dem Fall, in dem ein Einfallswinkel α 0° beträgt, der Transmissionsgrad t etwa 0,92. Andererseits beträgt in dem Fall, in dem ein Einfallswinkel α 60° beträgt, der Transmissionsgrad t etwa 0,83. Obwohl dies nicht veranschaulicht ist, gilt das Gleiche für die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel β des von dem Reflektor 20 reflektierten Lichts und dem Transmissionsgrad t für das durch das Detektionsobjekt A fallende Licht.
4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Einfallswinkeln α, β des Lichts und dem Lichttransmissionsgrad t veranschaulicht. Wie in 4 veranschaulicht, nimmt der Transmissionsgrad t im Allgemeinen mit zunehmenden Einfallswinkeln α, β ab. Der Grund für die Veränderung des Lichttransmissionsgrades t je nach Einfallswinkeln α, β ist, dass das Verhältnis des an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Detektionsobjekt A Fresnelreflektierten Lichts mit zunehmenden Einfallswinkeln α, β zunimmt. Da die optische Weglänge des Lichts, das durch das Detektionsobjekt A fällt, mit zunehmenden Einfallswinkeln α, β größer wird, schwächt sich das Licht in dem Detektionsobjekt A ab, in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt nicht völlig transparent ist, und dies ist auch der Grund für die Abnahme des Transmissionsgrades t.
Bei der Konfiguration der ersten Ausführungsform fällt das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht schräg (d. h. unter einem Einfallswinkel α, der größer als 0° und kleiner als 90° ist) auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A. Das von dem Reflektor 20 reflektierte Licht fällt schräg (d. h. unter einem Einfallswinkel β, der größer als 0° und kleiner als 90° ist) auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A. Aus diesem Grund nimmt die Fresnel-Reflexion (siehe 3) im Vergleich zu der Konfiguration, in der das Licht in senkrechter Richtung auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A fällt, zu. Dadurch nimmt die von der Lichtempfangseinheit 10b empfangene Lichtmenge ab. Da die optische Weglänge, die im Innern des Detektionsobjekts durchlaufen wird, groß ist, insbesondere in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt A nicht-transparent ist, schwächt sich das Licht in dem Detektionsobjekt A ab, wodurch der Transmissionsgrad t weiter abnimmt. Dadurch nimmt auch die von der Lichtempfangseinheit 10b empfangene Lichtmenge ab.
Wie aus 4 ersichtlich ist, nimmt in dem Fall, in dem die Einfallswinkel α, β größer oder gleich etwa 60° sind, der Transmissionsgrad t mit zunehmenden Einfallswinkeln α, β rasch ab. Da die Lichtmenge, die mittels der Lichtempfangseinheit 10b des photoelektrischen Sensors 100 empfangen wird, mit abnehmendem Transmissionsgrad t abnimmt, kann das Vorhandensein des Detektionsobjekts A anhand der Änderung der Menge des empfangenen Lichts genauer bestimmt werden. Dementsprechend sind die Einfallswinkel α, β wünschenswerterweise größer oder gleich 60°.
[Zweite Ausführungsform]
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Der Einfachheit halber wird ein Element, das die gleichen Funktionen wie das bei der ersten Ausführungsform beschriebene Element aufweist, mittels der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung entfällt.
(Konfiguration des photoelektrischen Sensors 200)
5 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines photoelektrischen Sensors 200 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, befinden sich auch in dem photoelektrischen Sensor 200 der zweiten Ausführungsform, der dem photoelektrischen Sensor 100 der ersten Ausführungsform ähnlich ist, eine Lichtabstrahlungseinheit 10a und eine Lichtempfangseinheit 10b auf derselben Seite in Bezug auf das Detektionsobjekt A, und ein Reflektor 20 befindet sich auf der der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b in Bezug auf das Detektionsobjekt A gegenüberliegenden Seite.
Bei der zweiten Ausführungsform beträgt der Einfallswinkel α etwa 0°, wenn das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht auf das Detektionsobjekt A fällt. Das heißt, dass das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A fällt. Andererseits ist der Einfallswinkel β ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform größer als 0°, vorzugsweise größer oder gleich etwa 60°, wenn das von dem Reflektor 20 reflektierte Licht auf das Detektionsobjekt A fällt. Das heißt, dass in der zweiten Ausführungsform eine optische Achse der Lichtabstrahlungseinheit 10a und eine optische Achse der Lichtempfangseinheit 10b sich in einem Winkel schneiden, der größer als 0°, vorzugsweise größer oder gleich etwa 60° ist.
In 5 können die Positionen der Lichtabstrahlungseinheit 10a und der Lichtempfangseinheit 10b getauscht werden. Bei dieser Konfiguration fällt das von der Lichtabstrahlungseinheit 10a abgestrahlte Licht unter einem Einfallswinkel α, der größer als 0°, vorzugsweise größer oder gleich 60°, ist, auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A. Das von dem Reflektor 20 reflektierte Licht fällt im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Detektionsobjekts A. Das heißt, der Einfallswinkel β beträgt etwa 0°.
Bei der Konfiguration der zweiten Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Lichtabstrahlungseinheit 10a und dem Reflektor 20 kürzer als der der Konfiguration der ersten Ausführungsform. Dadurch kann die Prüfvorrichtung 1 (siehe 2) kompakter gestaltet werden. Bei der Konfiguration der zweiten Ausführungsform kann die Position, an welcher die Lichtempfangseinheit 10b das durchfallende Licht empfängt, leicht geändert werden und zwar durch Ändern der Richtung, in die der Reflektor 20 das Licht reflektiert. Es besteht die Möglichkeit, dass das Objekt nicht detektiert werden kann, beispielsweise in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt A ein leeres Blatt ist, denn die Lichtmenge, die von dem Detektionsobjekt A reflektiert wird und die auf die Lichtempfangseinheit 10b fällt, wird größer als die Lichtmenge, die von dem Reflektor 20 reflektiert wird und auf die Lichtempfangseinheit 10b fällt, wenn die Lichtabstrahlungseinheit 10a und die Lichtempfangseinheit 10b zu nahe beieinander sind. In einem solchen Fall wird die Lichtabstrahlungseinheit 10a von der Lichtempfangseinheit 10b wegbewegt, indem die Richtung, in die der Reflektor 20 das Licht reflektiert, so eingestellt wird, dass das von dem Detektionsobjekt A reflektierte Licht nicht auf die Lichtempfangseinheit 10b fällt.
(Kurzfassung)
Wie vorstehend beschrieben, umfasst ein photoelektrischer Sensor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Lichtabstrahlungseinheit; einen Reflektor, der dazu eingerichtet ist, von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahltes Licht an einer Reflexionsfläche zu reflektieren; und eine Lichtempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, das von dem Reflektor reflektierte Licht zu empfangen, wobei ein Detektionsobjekt, das eine Blattform oder eine ebene Plattenform aufweist und sich zwischen der Lichtabstrahlungseinheit und der Lichtempfangseinheit und dem Reflektor befindet, anhand der Lichtmenge detektiert wird, die mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird, und die Reflexionsfläche in Bezug auf eine Oberfläche des Detektionsobjekts, auf die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht fällt, geneigt ist.
Bei der vorstehend dargestellten Konfiguration fällt das von der Lichtabstrahlungseinheit in Richtung des Reflektors abgestrahlte Licht und/oder das von dem Reflektor reflektierte Licht schräg auf die Oberfläche des Detektionsobjekts. Aus diesem Grund wird ein Teil des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Außenwelt und dem Detektionsobjekt reflektiert. Im Allgemeinen ist das Reflexionsvermögen an der Grenzfläche (Fresnel-Reflexion) in dem Fall, in dem das Licht schräg auf die Oberfläche des Detektionsobjekts fällt, höher als in dem Fall, in dem das Licht senkrecht auf die Oberfläche des Detektionsobjekts fällt. Aus diesem Grund nimmt in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, die von der Lichtempfangseinheit empfangene Lichtmenge stark ab, nämlich um die Menge des reflektierten Lichts. Somit kann das Detektionsobjekt auch dann anhand der Lichtmenge detektiert werden, die mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird, wenn das Detektionsobjekt transparent ist.
Bei der herkömmlichen Konfiguration fällt mitunter ein Teil des von der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierten Lichts auf die Lichtempfangseinheit, weil die Reflexionsfläche des Reflektors parallel zu der Oberfläche des Detektionsobjekts ist. Beispielsweise ist in dem Fall, in dem sich das Detektionsobjekt in der Nähe der Reflexionsfläche befindet, die Richtung, in die das von der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierte Licht gelenkt wird, im Wesentlichen der Richtung gleich, in die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht gelenkt wird. In einem solchen Fall fällt ein Teil des an der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierten Lichts auf die Lichtempfangseinheit. Dadurch nimmt die Änderung der von der Lichtempfangseinheit empfangenen Lichtmenge zwischen dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, und dem Fall, in dem das Detektionsobjekt nicht vorhanden ist, ab, sodass das Detektionsobjekt kaum zu detektieren ist. Andererseits ist bei der vorstehend dargestellten Konfiguration dadurch, dass die Reflexionsfläche des Reflektors in Bezug auf die Oberfläche des Detektionsobjekts geneigt ist, die Richtung, in die das von der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierte Licht gelenkt wird, von der Richtung, in die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht gelenkt wird, nämlich der Richtung der Lichtempfangseinheit, verschieden. Demzufolge fällt das an der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierte Licht nicht auf die Lichtempfangseinheit.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem photoelektrischen Sensor der Reflektor Licht derart reflektieren, dass das Licht schräg, unter einem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche des Detektionsobjekts fällt.
Die Erfinder haben den Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel des Lichts und dem Transmissionsgrad bei dem transparenten Detektionsobjekt untersucht. In dem Fall, in dem der Einfallswinkel des Lichts größer oder gleich 60° ist, wird die Menge des an der Oberfläche des Detektionsobjekts reflektierten Lichts im Vergleich zu dem Fall, in dem der Einfallswinkel des Lichts kleiner als 60° ist, extrem groß. Dies führte dazu, dass die Erfinder darauf gekommen sind, die Tatsache zu nutzen, dass der Transmissionsgrad stark abfällt. Da bei der vorstehend dargestellten Konfiguration das von dem Reflektor reflektierte Licht schräg, unter dem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche des Detektionsobjekts fällt, wird die von der Lichtempfangseinheit empfangene Lichtmenge stark reduziert. Somit kann das Detektionsobjekt auch dann korrekt detektiert werden, wenn das Detektionsobjekt transparent ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem photoelektrischen Sensor die Lichtabstrahlungseinheit Licht derart abstrahlen, dass das Licht schräg auf eine Oberfläche auf einer dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt.
Bei der vorerwähnten Konfiguration wird ein Teil des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Außenwelt und dem Detektionsobjekt reflektiert (Fresnel-Reflexion), da das von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahlte Licht schräg auf die Oberfläche auf der dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt. Aus diesem Grund ist die Lichtmenge, die in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt vorhanden ist, mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird, geringer als die Lichtmenge, die in dem Fall, in dem das Detektionsobjekt nicht vorhanden ist, mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird. Somit kann das Detektionsobjekt anhand der Änderung der Lichtmenge detektiert werden, die mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem photoelektrischen Sensor die Lichtabstrahlungseinheit Licht derart abstrahlen, dass das Licht schräg, unter einem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche auf einer dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt.
Wie bereits beschrieben, nimmt in dem Fall, in dem der Einfallswinkel des Lichts größer oder gleich 60° ist, der Transmissionsgrad im Vergleich zu dem Fall, in dem der Einfallswinkel des Lichts kleiner als 60° ist, stark ab. Da bei der vorstehend dargestellten Konfiguration das von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahlte Licht schräg, unter einem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche auf der dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt, nimmt der Transmissionsgrad stark ab, und dadurch nimmt die von der Lichtempfangseinheit empfangene Lichtmenge stark ab. Somit kann das Detektionsobjekt auch dann korrekt detektiert werden, wenn das Detektionsobjekt transparent ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen, und eine Ausführungsform, die durch eine Kombination von technischen Mitteln erhalten wird, die in verschiedenen Ausführungsformen offenbart wurden, bleibt ebenfalls in dem technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

100, 200: photoelektrischer Sensor
10a: Lichtabstrahlungseinheit
10b: Lichtempfangseinheit
20: Reflektor

Claims

Photoelektrischer Sensor, umfassend: eine Lichtabstrahlungseinheit; einen Reflektor, der dazu eingerichtet ist, von der Lichtabstrahlungseinheit abgestrahltes Licht an einer Reflexionsfläche zu reflektieren; und eine Lichtempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, das von dem Reflektor reflektierte Licht zu empfangen, wobei ein Detektionsobjekt, das eine Blattform oder eine ebene Plattenform aufweist und sich zwischen der Lichtabstrahlungseinheit und der Lichtempfangseinheit und dem Reflektor befindet, anhand einer Lichtmenge detektiert wird, die mittels der Lichtempfangseinheit empfangen wird, und die Reflexionsfläche in Bezug auf eine Oberfläche des Detektionsobjekts, auf die das von der Reflexionsfläche reflektierte Licht fällt, geneigt ist.
Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, wobei der Reflektor Licht derart reflektiert, dass das Licht schräg, unter einem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche des Detektionsobjekts fällt.
Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtabstrahlungseinheit Licht derart abstrahlt, dass das Licht schräg auf eine Oberfläche auf einer dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt.
Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die Lichtabstrahlungseinheit Licht derart abstrahlt, dass das Licht schräg, unter einem Einfallswinkel, der größer oder gleich 60° ist, auf die Oberfläche auf einer dem Detektionsobjekt gegenüberliegenden Seite fällt.