JP2003194524A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単且つ安価な構成で、広い範囲での物体の
検出、または、物体の形状計測が可能な検出装置を提供
すること。 【解決手段】 検出用の光線を発生させる光源１２と、
前記光線の照射範囲に設けられた検出範囲に沿って延び
るように配置された受光手段１６、２２であって、受光
した光を前記検出範囲に沿って一端まで伝達し該一端か
ら出射させる受光手段と、前記一端から出射された光を
検出する光検出手段１８と、を備え、前記光源と受光手
段との間の被検出物を検出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出装置に関し、
より詳細には、物体の有無、形状等を検出することがで
きる検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場の生産ラインでは、各工程毎にライ
ン上で物体の有無の検出が行われ、また、完成した製品
には外形検査で物体の一次元、二次元の形状計測が行わ
れている。このような物体の有無の検出には、接触式の
センサ、磁界を計測する近接スイッチ、光の透過、反射
を検出する光センサ等が使用される。光センサの場合
は、発光素子、受光素子同士を直接、或いは発光素子、
受光素子が接続された光ファイバの端面同士を、対向し
て配置させている。また、物体の形状計測では、ライン
ＣＣＤカメラ、エリアＣＣＤカメラが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の検出
には、物体の検出が可能な範囲が、スイッチに接触する
狭い領域あるいは受光素子、光ファイバ等が対向してい
る狭い領域等に限定されてしまうという問題がある。

【０００４】また、ラインＣＣＤカメラ、エリアＣＣＤ
カメラは、物体の形状計測、広い範囲での物体の検出が
可能であるが、システムが高価且つ複雑になるという問
題がある。

【０００５】本発明はこれらの問題に鑑みてなされたも
のであり、簡単且つ安価な構成で、広い範囲での物体の
検出、または、物体の形状計測が可能な検出装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、検出用
の光線を発生させる光源と、前記光線の照射範囲に設け
られた検出範囲に沿って延びるように配置された受光手
段であって、受光した光を前記検出範囲に沿って一端ま
で伝達し該一端から出射させる受光手段と、前記一端か
ら出射された光を検出する光検出手段と、を備え、前記
光源と受光手段との間の被検出物を検出することを特徴
とする検出装置が提供される。

【０００７】このような構成によれば、受光手段が受光
した光を光検出手段に向けて伝達する構成であるので、
ラインＣＣＤカメラ、エリアＣＣＤカメラ等の高価な機
器、複雑なシステムを使用することなく、比較的広い検
出範囲が確保される。

【０００８】本発明の好ましい態様によれば、前記光源
が前記光線を一次元的または二次元的に走査させる走査
手段を備えている。走査手段は、ポリゴンミラーまたは
ガルバノミラーを備えているのが好ましい。さらに、走
査手段によって走査された光線を平行光として前記被検
出物に照射させる光学系を備えているのが好ましい。

【０００９】本発明の他の好ましい態様によれば、光検
出手段が、受光手段への光の入射に基づいて、前記被検
出物の有無を検出する。また、本発明の別の好ましい態
様によれば、前記光検出手段が、受光手段から光の受光
出力を時分割して前記検出範囲における走査光の位置と
前記受光出力とに基づいて、前記被検出物の形状を検出
する。

【００１０】本発明の他の好ましい態様によれば、前記
受光手段が、透明部材と、該透明部材の長手方向に沿っ
て配置された拡散材層とを備えている。さらに、前記拡
散材層が白塗料によって形成されているのが好ましい。
また、受光手段が、透明部材と、該透明部材に設けられ
た蛍光物質層とを備えていてもよい。さらに、受光手段
が、透明部材と、該透明部材内に設けられた乱反射物質
とを備えていてもよい。あるいは、前記受光手段が、透
明部材と、該透明部材に設けられたプリズムとを備えて
いてもよい。前記透明部材が、透明円柱または透明板で
あるのがよい。

【００１１】本発明の好ましい態様によれば、光検出手
段が、前記受光手段からの出力レベルによって、被検出
物の有無を判断する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態の検出装置を説明する。

【００１３】まず、図１に沿って本発明の第１実施形態
の検出装置１０の説明をする。図１は、検出装置１０の
構成を示す概略的な図面である。

【００１４】図１に示されているように、検出装置１０
は、レーザ光源１２と、ポリゴンミラー１４と、中実の
透明円柱１６と、光センサ１８とを備えている。ポリゴ
ンミラー１４は、矢印Ａ方向に回転し、レーザ光源１２
から出射されるレーザ光２０を反射しながら透明円柱１
６の側面を一次元的に走査するように、レーザ光２０の
光路上に配置されている。本実施形態では、レーザ光２
０の走査範囲が、光線の照射範囲であり、且つ、検出装
置１０の検出範囲となる。透明円柱１６は、樹脂、ガラ
ス等の公知の材料で構成されている。

【００１５】レーザ光２０によって走査される透明円柱
１６の側面には、例えば、バインダ中に透明円柱１６よ
りも屈折率が小さな微細粉末が混入され、光を乱反射さ
せる性質を有する白塗料が、透明円柱１６の軸線（長
手）方向に延びるように帯状に塗布され、この白塗料が
拡散材層２２を形成している。このように、透明円柱１
６および拡散材層２２は、検出範囲に沿って延びるよう
に配置されている。この拡散材層２２は、入射したレー
ザ光を乱反射させて、透明円柱１６内を反射させ、検出
範囲において受光したレーザ光の少なくとも一部分を検
出範囲に沿って透明円柱１６の一端まで伝達し出射させ
るように構成されている。光センサ１８は、透明円柱１
６の一端から出射してきた光を検出できるように、透明
円柱１６の一端側に配置されている。光センサ１８に
は、光センサ１８の出力、ポリゴンミラー１４の回転状
態等が入力される、マイコン等の制御装置（図示せず）
が接続されている。本実施形態では、光センサ１８、マ
イコン等で、光検出手段が構成されている。

【００１６】検出装置１０では、被検出物２４の搬送経
路がポリゴンミラー１４と透明円柱１６との間を通過す
るように配置されている。したがって、被検出物２４
が、間欠的に、図１に示されているように、ポリゴンミ
ラー１４と透明円柱１６との間に配置されることにな
る。ポリゴンミラー１４と透明円柱１６との間に被検出
物２４が配置されていないときには、光センサ１８の出
力が高い状態である。一方、被検出物２４が、ポリゴン
ミラー１４と透明円柱１６との間に配置されると、透明
円柱１６の拡散材層２２を走査しているレーザ光は被検
出物によって一時的に遮断され、光センサ１８への光の
伝送が中断され、光センサ１８の出力が低下する。従っ
て、光センサ１８からの出力をモニタすることによっ
て、被検出物２４の有無を検出することができる。

【００１７】また、走査されているレーザ光の位置をポ
リゴンミラー１４の回転から算出し、これを光センサ１
８の出力状態と照らし合わせることにより、被検出物２
４の幅（一次元的な形状）を計測することもできる。す
なわち、光センサ１８の出力モニタを、レーザ光の走査
時間より短い時間で複数回行う、すなわち、光センサの
出力を時分割することにより、レーザ光の位置と光セン
サ１８の出力状態を関係付け、これらに基づいて、被検
出物２４の幅（一次元的な形状）を計測することができ
る。透明円柱１６の長さ、レーザの走査速度、光センサ
の出力のサンプリング速度等は、使用対象等に応じて適
宜変更可能である。また、透明円柱１６に代えて、図２
に示されているような、レーザ光の捜査範囲にわたって
延びる、樹脂やガラス等からなる細長い透明板２６を受
光手段として配置してもよい。

【００１８】透明板２６は、裏面側に全長にわたって延
びる白塗料の拡散材層２８が形成されている。透明板２
６を使用した実施形態では、拡散材層２８に入射したレ
ーザ光は、透明板２６内を伝達して、透明板２６の一端
側に設けられて光センサに入射する。

【００１９】また、図３に示されているように、透明板
２６ａの表側に透明な蛍光物質を塗布した層３０を形成
して、入射したレーザ光２０で蛍光を発生させ、この蛍
光を透明板２６ａの一端まで伝達させて、光センサで検
出する構成でもよい。

【００２０】さらに、図４に示されているように、透明
板２６ｂに透明な蛍光物質を含んだ部材３２を分布さ
せ、入射したレーザ光２０で蛍光を発生させ、この蛍光
を透明板の一端まで伝達させて、光センサで検出する構
成でもよい。

【００２１】さらにまた、図５に示されているように、
透明板２６ｃに、銀、アルミニウム、硫酸バリウム、マ
グネシウム、チタニア等からなる反射物質を含んだ部材
３４を分布させ、入射したレーザ光２０を反射させて透
明板２６の一端まで伝達させて、光センサで検出する構
成でもよい。

【００２２】また、図６に示されているように、透明板
２６ｄの表側にプリズム部３５を配置して、入射したレ
ーザ光２０を透明板２６ｄの一端まで伝達させて、光セ
ンサで検出する構成でもよい。このような構成では、プ
リズム部３５の傾斜面３５ａに入射し、或る角度以上屈
折したレーザ光２０が、透明板２６ｄ内で全反射し、透
明板２６ｄの一端まで伝達されるので、一端に光センサ
を配置することにより、透明板２６ｄへのレーザ光２０
の入射を検出できる。

【００２３】変型例として、図７に示されているよう
に、走査されたレーザ光２０が平行光線として透明円柱
１６に達するように、レンズ（系）３６をポリゴンミラ
ーと透明円柱１６（または透明板）の間に配置してもよ
い。レンズ３６は、レンズ３６の焦点位置とポリゴンミ
ラー１４とレーザ光２０との交点とが一致するように配
置される。このような構成によれば、レンズ３６から透
明円柱までの検出範囲が四角形となり、検出範囲の認識
が容易となる。また、平行光を遮る被検出物の影の大き
さが、被検出物の位置によって変化しないので、被検出
物の形状測定を行う場合に、特に適している。

【００２４】次に、図８及び図１０に沿って、本発明の
第２実施態様の検出装置４０の説明をする。図８は検出
装置４０の構成を示す概略的な平面図であり、図９は検
出装置４０の構成を示す概略的な側面図であり、図１０
は、透明板上の走査位置を示す図面である。

【００２５】検出装置４０は、互いに直交した回転軸を
有する２つのポリゴンミラーを有し、光源からの光線を
二次元的に走査することにより、被検出物の２次元形状
を計測する装置である。図８及び図９に示されているよ
うに、検出装置４０は、レーザ光源４２と、第１及び第
２のポリゴンミラー４４、４６と、矩形の透明板４８
と、光センサ５０とを備えている。図８において、第１
のポリゴンミラー４４の回転軸線は紙面と平行に上下方
向に延び、第２のポリゴンミラー４６の回転軸線は紙面
と直交する方向に延びている。

【００２６】第１のポリゴンミラー４４は、矢印Ｂ方向
に回転して、レーザ光源４２から出射されるレーザ光５
２を反射して、第２のポリゴンミラー４６の表面を一次
元的に走査するように配置されている。また、第２のポ
リゴンミラー４６は、矢印Ｃ方向に回転して、第１のポ
リゴンミラー４４からのレーザ光５２を透明板４８に向
けて反射する。本実施形態は、第２のポリゴンミラー４
６が一回転する間に、第１のポリゴンミラー４４が１／
６回転するように構成されている。この結果、第２ポリ
ゴンミラー４４からレーザ光５２は、図１０に点線で示
すように、二次元的に走査される。

【００２７】透明板４８の裏面のレーザ光５２によって
二次元的に走査させる領域には、白塗料が矩形状に塗布
され、この白塗料が拡散材層５４を形成している。この
拡散材層５４は、入射したレーザ光５２を乱反射させ
て、透明板４８内を反射させ、受光したレーザ光の少な
くとも一部分を透明板４８の一端に設けられた光センサ
５０に入射させるように構成されている。

【００２８】検出装置４０では、被検出物５６の搬送経
路が第２のポリゴンミラー４６と透明板４８との間を通
過するように配置されている。したがって、被検出物５
６が、間欠的に、図８ないし図１０に示されているよう
に、第２のポリゴンミラー４６と透明板４８との間に配
置されることになる。第２のポリゴンミラー４６と透明
板４８との間に被検出物５６が配置されていないときに
は、光センサ５０の出力が高い状態である。一方、被検
出物５６が、第２のポリゴンミラー４６と透明板４８と
の間に配置されると、透明板４８の拡散材層５４に入射
しているレーザ光５２が、被検出物５６によって一時的
に遮断され、光センサ５０への光の伝送が中断され、光
センサ５０の出力が低下する。従って、光センサ５０か
らの出力をモニタすることによって、被検出物５６の有
無を検出することができる。

【００２９】また、走査されているレーザ光５２の位置
を第１及び第２のポリゴンミラー４４、４６の回転から
算出し、これを光センサ５０の出力状態と照らし合わせ
ることにより、被検出物５６の形状（二次元的な形状）
を計測することもできる。すなわち、光センサ５０の出
力モニタを、レーザ光の走査時間より短い時間で複数回
行う、即ち、光センサの出力を時分割することにより、
レーザ光の位置と光センサ５０の出力状態を関係付け、
これらに基づいて、被検出物５６の形状（二次元的な形
状）を計測することができる。透明板４８の寸法、レー
ザの走査速度、光センサの出力のサンプリング速度等
は、使用対象等に応じて適宜変更可能である。

【００３０】次に、図１１に沿って本発明の第３実施形
態の検出装置６０の説明をする。図１１は、検出装置６
０の構成を示す概略的な図面である。

【００３１】図１１に示されているように、検出装置６
０は、白熱電球等で構成される光源６２と、透明板６４
と、光センサ６６とを備えている。透明板６４は、光源
６２からの光線の照射範囲の一部を遮るように配置され
ている。

【００３２】光源からの光線６８によって走査される透
明板６４の裏面領域には、光を乱反射させる性質を有す
る白塗料が、全長にわたって延びる帯状に塗布され、こ
の白塗料が拡散材層７０を形成している。この拡散材層
７０は、入射した光を乱反射させて、透明板６４内を反
射させ、受光した光線の少なくとも一部分を透明板６４
の一端まで伝達し、光センサ６６に入射させるように構
成されている。光センサ６６は、拡散材層７０が伝達し
てきた光を検出するように、透明板６４の一端側に配置
されている。従って、拡散材層７０に入射する光線６８
の範囲が、検出装置６０の検出範囲となる。光センサ６
６には、光センサ６６の出力等が入力される、マイコン
等の制御装置（図示せず）が接続されている。

【００３３】検出装置６０では、被検出物７２の搬送経
路が光源６２と透明板６４との間を通過するように配置
されている。したがって、図１１に示されているよう
に、被検出物７２が、間欠的に、光源６２と透明板６４
との間に配置されることになる。光源６２と透明板６４
との間に被検出物７２が配置されていないときには、光
センサ６６の出力が高い状態である。一方、被検出物７
２が、光源６２と透明板６４との間に配置されると、透
明板６４の拡散材層７２に入射している光線６８は、そ
の一部が、被検出物７２によって一時的に遮断され、光
センサ６６への光の伝送量が減少し、光センサ６６の出
力が低下する。従って、光センサ６６からの出力値（レ
ベル）をモニタすることによって、被検出物７２の有無
を検出することができる。

【００３４】本発明は、上記実施形態に限定されず特許
請求の範囲に記載した範囲内で種々の変更、変形が可能
である。例えば、上記第１及び第２実施形態ではレーザ
光源を光源として使用したが、光のビームを発生させる
ことができる他の光源をすることもできる。また、上記
第３実施形態では、光源として白熱電球を使用したが、
ＬＥＤ、蛍光灯などの他の光源を利用してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、簡単且
つ安価な構成で、広い範囲での物体の検出、または、物
体の形状計測が可能な検出装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の検出装置の構成を示す
概略的な図面である。

【図２】第１実施形態の変型例で使用される透明板２６
の断面図である。

【図３】第１実施形態の変型例で使用される透明板２６
ａの断面図である。

【図４】第１実施形態の変型例で使用される透明板２６
ｂの断面図である。

【図５】第１実施形態の変型例で使用される透明板２６
ｃの断面図である。

【図６】第１実施形態の変型例で使用される透明板２６
ｄの断面図である。

【図７】第１実施形態の変型例の検出装置の構成を示す
概略的な図面である。

【図８】本発明の第２実施態様の検出装置の構成を示す
概略的な平面図である。

【図９】第２実施態様の検出装置の構成を示す概略的な
側面図である。

【図１０】第２実施態様の検出装置の透明板上の走査位
置を示す図面である。

【図１１】本発明の第３実施形態の検出装置の構成を示
す概略的な図面である。

【符号の説明】

１０：検出装置 １２：レーザ光源 １４：ポリゴンミラー １６：透明円柱 １８：光センサ ２０：レーザ光 ２２：拡散材層

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出用の光線を発生させる光源と、 前記光線の照射範囲に設けられた検出範囲に沿って延び
   るように配置された受光手段であって、受光した光を前
   記検出範囲に沿って一端まで伝達し該一端から出射させ
   る受光手段と、 前記一端から出射された光を検出する光検出手段と、を
   備え、 前記光源と受光手段との間の被検出物を検出すること、 を特徴とする検出装置。
2. 【請求項２】 前記光源が前記光線を一次元的に走査さ
   せる走査手段を備えている、 請求項１に記載の検出装置。
3. 【請求項３】 前記光源が前記光線を二次元的に走査さ
   せる走査手段を備えている、 請求項１に記載の検出装置。
4. 【請求項４】 前記走査手段が、ポリゴンミラーまたは
   ガルバノミラーを備えている、 請求項２または請求項３に記載の検出装置。
5. 【請求項５】 前記走査手段によって走査された光線を
   平行光として前記被検出物に照射させる光学系を備えて
   いる、 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記光検出手段が、受光手段への光の入
   射に基づいて、前記被検出物の有無を検出する、 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の検出装
   置。
7. 【請求項７】 前記光検出手段が、受光手段から光の受
   光出力を時分割して前記検出範囲における走査光の位置
   と前記受光出力とに基づいて、前記被検出物の形状を検
   出する、 請求項２ないし請求項６の何れか１項に記載の検出装
   置。
8. 【請求項８】 前記受光手段が、透明部材と、該透明部
   材の長手方向に沿って配置された拡散材層とを備えてい
   る、 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検出装
   置。
9. 【請求項９】 前記拡散材層が白塗料によって形成され
   ている、請求項８または請求項９に記載の検出装置。
10. 【請求項１０】 前記受光手段が、透明部材と、該透明
    部材に設けられた蛍光物質層とを備えている、 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検出装
    置。
11. 【請求項１１】 前記受光手段が、透明部材と、該透明
    部材内に設けられた乱反射物質とを備えている、 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検出装
    置。
12. 【請求項１２】 前記受光手段が、透明部材と、該透明
    部材に設けられたプリズムとを備えている、 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検出装
    置。
13. 【請求項１３】 前記透明部材が、透明円柱または透明
    板である、請求項８ないし請求項１２の何れか１項に記
    載の検出装置。
14. 【請求項１４】 前記光検出手段が、前記受光手段から
    の出力レベルによって、被検出物の有無を判断する、 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の検出装置。