JP2001215153A - 透明体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子の劣化がなく、安価な透明体検出装置を
提供する。 【解決手段】 透明体検出装置は、紫外線光源１１から
検出すべき透明瓶１２を透過した紫外線を受ける蛍光体
１４を含む。蛍光体１４は波長３３０ｎｍ以下の紫外線
のみを効率よく受光する厚さを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は石英ガラス以外の
透明ガラスあるいは樹脂等の透明体を検出する透明体検
出装置に関し、特に、透明体の有無の検出または位置決
めに用いられる透明体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明に興味のある、従来の石英ガラ
ス以外の透明体検出に用いられるガラス瓶あるいは液晶
ガラス等の検出方法はたとえば特開平６−３４２０８３
号公報に開示されている。図６は同公報に開示された透
明体検出装置の構成を示すブロック図である。

【０００３】図６を参照して、従来の透明体検出装置
は、紫外線光源１１１と、紫外線光源１１１からの紫外
線を受ける石英レンズ１１２と、紫外線パスフィルタ１
１４と、石英レンズ１１５とからなる光学系と受光器１
１６とを含み、受光器１１６で受けた紫外線をアンプ１
１７で増幅する。ここで、検出されるべき透明瓶等の透
明体１１３は石英レンズ１１２と紫外線パスフィルタ１
１４の間に設置されるかまたは、この間を通過する。す
なわち、紫外線光源１１１から紫外線（以下ＵＶと省略
する場合が有る）を透明瓶１１３に照射する。

【０００４】図７は検出されるべき透明体１１３として
のガラスの透過率特性を示すグラフである。図７から明
らかなように、合成石英ガラスは１７０ｎｍ以下のＵＶ
を吸収し、ソーダガラスは３００ｎｍ以下の紫外線を吸
収する。

【０００５】図８は紫外線光源１１１となる低圧水銀ラ
ンプの分光感度特性を示すグラフである。図８に示すよ
うに、低圧水銀ランプの分光感度は２５４ｎｍ近辺にピ
ークがある。

【０００６】従来の透明体検出装置は図７に示した紫外
線透過特性を利用して透明瓶の検出を行なっている。す
なわち、ガラス瓶に使用されるようなソーダガラスは上
記したように波長約３００ｎｍ以下の紫外線をよく吸収
するため、図８に示すような２５０ｎｍ近辺の紫外線が
殆どである分光感度特性の低圧水銀ランプであれば、ガ
ラスにより殆どの紫外線が吸収され、可視光や赤外光に
比べ、透過光の有無がはっきり区分できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の透明体検出装置
は上記のように構成されていた。しかしながら、ＵＶ光
源１１１には、３５０ｎｍ近辺に主波長のある図９に示
すような分光感度特性の高圧水銀ランプがある。このよ
うな紫外線光源を使用するために波長３００ｎｍ以下の
紫外線のみを透過するような紫外線パスフィルタ１１４
を設ける必要がある。この場合次のような問題が発生す
る。

【０００８】（１） 受光器が紫外線を直接受光するた
め、受光器が劣化しやすい。 （２） （１）の問題点をクリアにするために、高価な
紫外線専用の受光器を使用しなければならない。

【０００９】（３） 紫外線光源が高圧水銀ランプを使
用する場合、波長を選択するＵＶパスフィルタが必要な
ため構成が複雑になる。

【００１０】（４） ＵＶパスフィルタで紫外線が減衰
してしまい全体の信号値が減少する。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、上記のような問題点が生じない
透明体検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る透明体検
出装置は、紫外線を発する光源と、紫外線を可視光に変
換し、かつ、波長３３０ｎｍ以下に感度ピークを持つ波
長変換素子と、波長変換素子で変換された可視光を受光
する受光素子とを備え、光源と波長変換素子との間で透
明体の有無を検出する。透明体検出装置の波長変換素子
は波長３３０ｎｍ以下の紫外線のみを効率よく受光す
る。

【００１３】この発明に係る透明体検出装置において
は、波長３３０ｎｍ以下のガラス瓶等が吸収する紫外線
のみを効率よく変換するため、透明瓶、ガラス、樹脂等
の透明体の有無検出を効率よく行うことができる。

【００１４】好ましくは、波長変換素子は板状で、受光
素子の受光面積よりも大きな領域を持つ側面を有し、か
つ受光素子は波長変換素子の側面に配置される。

【００１５】このように波長変換素子と受光素子とを配
置することにより、未変換のＵＶ光が直接受光素子に入
らず、素子の劣化を防ぐことができる。また、ＵＶ光の
入射方向に波長変換素子を長くなるようにすると、未変
換のＵＶ光を極端に減衰できるため、素子の劣化はより
起きにくくなる。

【００１６】この発明の他の局面においては、波長変換
素子は紫外線の入射方向の厚さに応じて波長ごとの内部
透過率が異なり、波長変換素子の厚さは感度ピーク波長
の透過率が５０％以下である。

【００１７】感度ピーク波長の透過率が５０％以下にな
るよう波長変換素子の厚さが選ばれているため、波長３
５０ｎｍ以下の紫外線を効率よく変換して透明体の検出
が可能になる。

【００１８】この発明の他の局面においては、波長変換
素子の形状は棒状であり、紫外線は棒の円形断面方向に
入射し、波長変換素子の感度ピーク波長の透過率は５０
％以下である。

【００１９】波長変換素子の感度ピーク波長の透過率は
５０％以下であるため、波長３５０ｎｍ以下の紫外線を
効率よく変換して透明体の検出が可能になる。

【００２０】好ましくは、光源と波長変換素子の間に開
口を有する。光源と波長変換素子の間に開口を有するた
め、透明体の高精度の位置決めが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２２】図１はこの発明に係る透明体検出装置の構
成を示すブロック図である。図１を参照して、この発明
に係る透明体検出装置は、ＵＶ光源１１と、ＵＶ光源１
１の前方に置かれ、ＵＶ光源１１からのＵＶを受ける波
長変換素子となる蛍光体１４とを含む。検出対象となる
透明瓶１２はＵＶ光源１１と蛍光体１４との間に載置さ
れるかまたはこの間を通過する。蛍光体１４と透明瓶１
２の間に所定の開口を有する絞り１３が設けられる。蛍
光体１４は、入射したＵＶを蛍光に変換してＵＶ光の入
射面と交わる方向（図中矢印で示す方向）の端面で取り
出し、ファイバ１７を介してアンプ１８内に設けられた
受光素子１９に送る。一方未変換のＵＶ光は蛍光体１４
を未変換紫外線１５として透過する。

【００２３】以上のように、この発明に係る透明体検出
装置は、波長変換素子として作動する蛍光ガラスを用い
て検出体である透明瓶等を透過したＵＶ光を可視光に変
換してそれを受光素子１９が受けるため、受光素子１９
の劣化が少ない。

【００２４】図２は蛍光体１４として用いられる蛍光ガ
ラスの分光感度特性を示すグラフである。図２を参照し
て、蛍光ガラスは波長２５０〜３３０ｎｍ付近に感度の
ピークを有している。

【００２５】図３は図１に示した蛍光体１４として用い
られる蛍光ガラスの透過率特性をその厚み別に示したグ
ラフである。図３から明らかなように、蛍光ガラス１４
の厚みにより波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの透過率が変
動する。蛍光体14の厚みＴが薄くなるほど波長の短い紫
外線が透過し、厚さＴを１ｍｍ以下にすれば波長３３０
ｎｍ以上の紫外線は約５０％以上透過させることができ
る。波長３３０ｎｍ以下の紫外線のみを高効率に変換で
きるため、透明瓶、ガラス、樹脂などの透明体の有無検
出等を効率よく行なうことができる。

【００２６】また、紫外線以外は吸収または透過するた
め、紫外線のみを可視光に変換できる。その結果、ＵＶ
パスフィルタは不要となり、透明体検出装置の構成を単
純化できる。

【００２７】さらに、波長変換素子としての蛍光体以外
の光学手段を必要としないため、全体の信号値を大きく
とれる。

【００２８】また、ＵＶ光源が図８および図９のような
ランプのどちらでもＵＶパスフィルタを使用せずにガラ
ス等の透明体の有無を判別するのに必要な波長３３０ｎ
ｍ以下の光を効率よく検出することができる。

【００２９】なお、図１の構成の変形例として、ファイ
バを用いずに蛍光を直接受光素子で受光してもよいし、
蛍光ガラスの形状を板状あるいは棒状にしてもよい。

【００３０】また、波長変換素子と受光素子の関係を、
波長変換素子は受光素子の受光面積よりも大きな領域を
持つ側面を有し、受光素子は波長変換素子の側面に配置
してもよい。

【００３１】図４はそのような配置をした場合の蛍光体
１４と受光素子１９との位置関係を示す模式図である。
図４を参照して、蛍光体１４はＵＶ光を入射する入射面
と入射面に対して直交する入射方向に長い側面とを有
し、この側面に対向して受光素子１９が配置されてい
る。受光素子１９に対向する側面の面積が入射面の面積
より広い。

【００３２】このように蛍光体１４と受光素子とを配置
することにより、未変換のＵＶ光が直接受光素子１９に
入らず、受光素子の劣化を防ぐことができる。また、Ｕ
Ｖ光の入射方向に蛍光体１４を長くしているため、未変
換のＵＶ光は極端に減衰しているため、受光素子の劣化
は起きにくい。

【００３３】また、紫外線光源と蛍光ガラスの間に位置
検出精度を向上するような開口を設けることで透明板、
ガラス、樹脂などの透明体の高精度な位置決め等を行な
うことができる。

【００３４】図５に図１に示した透明体検出装置を用い
た場合のガラスの検出特性を示す。図５（Ａ）は透明ガ
ラスの検出特性を示す図であり、検出対象である透明ガ
ラスの移動距離とその時の出力との関係を示す図であ
る。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の検出特性を得るために用
いた透明体検出装置の具体的構成を示す図である。

【００３５】図５（Ｂ）を参照して、ＵＶ光源２１と棒
状の蛍光ガラス２２の間に透明ガラス２４を図中矢印方
向へ移動させて透明ガラス２４の検出特性を求めた。

【００３６】図５（Ａ）では５〜８ｍｍにかけて出力が
大きく変化しており、この間に透明ガラス２４の右端が
図５（Ｂ）の左から光軸を横切って右へ移動し、ＵＶ光
が透明ガラス２４を通過するようになったことがわか
る。

【００３７】ガラスの検出特性はガラスの有り無しの区
別が明確なほど、すなわち、図５（Ａ）における６ｍｍ
付近の出力が高い状態（ガラスなし）と低い状態（ガラ
スあり）の落差が急に変化するほど良好であるといえ
る。なお、ここで、蛍光ガラスのＵＶ入射側に設けられ
た開口の絞り２３の寸法は６．０ｍｍである。

【００３８】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る透明体検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】 この発明で用いられる蛍光ガラスの分光感度
特性を示すグラフである。

【図３】 この発明で用いられる蛍光ガラスの透過率特
性を示すグラフである。

【図４】 この発明に係る透明体検出装置の要部の他の
構成例を示す図である。

【図５】 この発明による透明体の検出特性を示す図で
ある。

【図６】 従来の透明体検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図７】 ガラスの紫外線透過率特性を示すグラフであ
る。

【図８】 低圧水銀ランプの分光感度特性を示すグラフ
である。

【図９】 高圧水銀ランプの分光感度特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１１ 紫外線（ＵＶ）光源、１２ 透明瓶、１３ 絞
り、１４ 蛍光体、１５未変換紫外線、１６ 蛍光、１
７ ファイバ、１８ アンプ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線を発する光源と、 前記紫外線を可視光に変換し、かつ、波長３３０ｎｍ以
   下に感度ピークを持つ波長変換素子と、 前記波長変換素子で変換された可視光を受光する受光素
   子とを備え、 前記光源と前記波長変換素子との間で透明体の有無を検
   出する透明体検出装置であって、 前記波長変換素子は波長３３０ｎｍ以下の紫外線のみを
   効率よく受光する、透明体検出装置。
2. 【請求項２】 前記波長変換素子は板状で、前記受光素
   子の受光面積よりも大きな領域を持つ側面を有し、前記
   受光素子は前記波長変換素子の前記側面に配置される、
   請求項１に記載の透明体検出装置。
3. 【請求項３】 前記波長変換素子は前記紫外線の入射方
   向の厚さに応じて波長ごとの内部透過率が異なり、前記
   波長変換素子の厚さは前記感度ピーク波長の透過率が５
   ０％以下である、請求項１または２に記載の透明体検出
   装置。
4. 【請求項４】 前記波長変換素子の形状は棒状であり、
   前記紫外線は前記棒の円形断面方向に入射し、前記波長
   変換素子の感度ピーク波長の透過率は５０％以下であ
   る、請求項1に記載の透明体検出装置。
5. 【請求項５】 前記光源と前記波長変換素子の間に開口
   を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の透明体検出
   装置。