JP2007033103A - Photoelectric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電センサに係り、更に詳しくは、対象物の光沢度を検出するための光電センサの改良に関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor, and more particularly to an improvement of a photoelectric sensor for detecting the glossiness of an object.
工場における生産ライン等に適用され、照射した光の反射光を受光することにより、その受光量に基づいて対象物の光沢度を検出する光電センサが知られている(例えば、特許文献1)。この種の光電センサでは、例えば、発光素子からの光が偏光フィルタを通過することにより、所定の偏光面を有する光(例えば、S偏光)が照射光として照射され、対象物からの反射光は、ビームスプリッタにより分光され、分光された光(例えば、P偏光及びS偏光)がそれぞれ受光素子で受光される。 A photoelectric sensor that is applied to a production line in a factory and detects the glossiness of an object based on the amount of received light by receiving reflected light of the irradiated light is known (for example, Patent Document 1). In this type of photoelectric sensor, for example, when light from a light emitting element passes through a polarizing filter, light having a predetermined polarization plane (for example, S-polarized light) is irradiated as irradiation light, and reflected light from an object is The light (for example, P-polarized light and S-polarized light) dispersed by the beam splitter is received by the light receiving element.
光電センサからの照射光が対象物で反射する際には、対象物に対する入射角と等しい反射角で反射する正反射光と、入射角とは異なる任意の反射角で拡散するように反射する拡散反射光とが生じる。照射光としてS偏光を照射した場合には、照射光と同じ偏光面を有するS偏光からなる正反射光と、P偏光及びS偏光の双方が含まれる拡散反射光とが生じる。照射光から生じる正反射光と拡散反射光との割合は、対象物の光沢度によって異なり、光沢度が高いほど正反射光の割合が高くなり、光沢度が低いほど正反射光の割合が低くなる。したがって、ビームスプリッタで分光されて受光素子で受光されたP偏光及びS偏光の各光量の差に基づいて、対象物の光沢度を検出することができる。 When the irradiation light from the photoelectric sensor is reflected by the object, regular reflection light that is reflected at a reflection angle equal to the incident angle with respect to the object and diffusion that is reflected so as to be diffused at an arbitrary reflection angle different from the incident angle Reflected light is generated. When S-polarized light is irradiated as irradiation light, specular reflection light composed of S-polarization having the same polarization plane as the irradiation light and diffuse reflection light including both P-polarization and S-polarization are generated. The ratio of specular reflection light and diffuse reflection light generated from the irradiation light depends on the glossiness of the object. The higher the glossiness, the higher the proportion of specular reflection light, and the lower the glossiness, the lower the proportion of specular reflection light. Become. Therefore, the glossiness of the object can be detected based on the difference between the light amounts of the P-polarized light and the S-polarized light that are separated by the beam splitter and received by the light receiving element.
すなわち、上記の例では、受光素子で受光されるS偏光は、正反射光及び拡散反射光からなるのに対して、受光素子で受光されるP偏光は、拡散反射光のみからなる。拡散反射光は、照射光が対象物で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、拡散反射光におけるP偏光及びS偏光の割合はほぼ同じである。したがって、受光したS偏光の光量からP偏光の光量を差し引くことにより、正反射光の光量を検出することができ、その検出した正反射光の光量に基づいて、対象物の光沢度を検出することができる。
しかしながら、ビームスプリッタを用いて反射光を分光するような構成の場合、センサ本体内にビームスプリッタを配置するためのスペースを設けなければならないため、センサ本体の小型化が困難であるという問題があった。 However, in the configuration in which the reflected light is dispersed using the beam splitter, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the sensor body because a space for arranging the beam splitter must be provided in the sensor body. It was.
また、対象物における照射光の反射面が、照射光にほぼ直交する面に対して傾斜している場合には、ビームスプリッタに入射する対象物からの反射光の入射角がずれることにより、入射した反射光に対するビームスプリッタの分光特性が変化する場合がある。この場合、ビームスプリッタに入射する光を良好に分光することができず、ビームスプリッタを通過すべき光(例えば、P偏光)とは異なる偏光面を有する光がビームスプリッタを通過したり、ビームスプリッタで反射すべき光(例えば、S偏光)とは異なる偏光面を有する光がビームスプリッタで反射したりして、対象物の光沢度を良好に検出することができない場合がある。そのため、従来は、所定の偏光面を有する光のみを受光素子に入射させるために、ビームスプリッタに加えてさらに、ビームスプリッタを通過した光及びビームスプリッタで反射した光をそれぞれ通過させるための偏光フィルタを設けなければならず、これもセンサ本体の大型化の一要因となっていた。 In addition, when the reflection surface of the irradiated light on the object is inclined with respect to the surface substantially orthogonal to the irradiated light, the incident angle of the reflected light from the object incident on the beam splitter is shifted, and the incident light The spectral characteristics of the beam splitter with respect to the reflected light may change. In this case, the light incident on the beam splitter cannot be dispersed well, and light having a polarization plane different from the light that should pass through the beam splitter (for example, P-polarized light) passes through the beam splitter or the beam splitter. The light having a polarization plane different from the light to be reflected (for example, S-polarized light) may be reflected by the beam splitter, and the glossiness of the object may not be detected well. Therefore, conventionally, in order to allow only light having a predetermined polarization plane to enter the light receiving element, in addition to the beam splitter, a polarizing filter for passing light that has passed through the beam splitter and light reflected by the beam splitter, respectively. This was also a factor in increasing the size of the sensor body.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ビームスプリッタを用いずに精度よく対象物の光沢度を検出できる光電センサを提供することを目的とする。また、本発明は、対象物の光沢度を検出するための光電センサをより小型化することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a photoelectric sensor that can accurately detect the glossiness of an object without using a beam splitter. Another object of the present invention is to further reduce the size of a photoelectric sensor for detecting the glossiness of an object.
本発明による光電センサは、対象物の光沢度を検出するための光電センサにおいて、対象物に対して光を照射する1つの投光部と、上記投光部に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置され、それぞれ対象物からの反射光を受光する3つの受光部とを備え、上記3つの受光部のうちの中央の受光部と上記投光部とが並ぶ方向と、上記3つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しており、上記投光部及び上記中央の受光部は、所定の第1偏光面を有する光を通過させる第1フィルタを備え、上記中央の受光部以外の受光部は、上記第1偏光面とは異なる第2偏光面を有する光を通過させる第2フィルタを備えて構成される。 The photoelectric sensor according to the present invention is a photoelectric sensor for detecting the glossiness of an object. The photoelectric sensor irradiates the object with light, and is directly adjacent to the light projecting part at substantially equal intervals. Three light-receiving portions that are arranged on a line and receive reflected light from the object, respectively, and the direction in which the central light-receiving portion and the light-projecting portion among the three light-receiving portions are arranged, and the three light-receiving portions. The light projecting unit and the central light receiving unit include a first filter that allows light having a predetermined first polarization plane to pass through, and receive light other than the central light receiving unit. The unit includes a second filter that allows light having a second polarization plane different from the first polarization plane to pass therethrough.
このような構成によれば、投光部から光を照射し、その照射光の対象物における反射光を3つの受光部で受光することができる。中央の受光部は、投光部と同じ第1偏光面を有する光のみを通過させる第1フィルタを備えているので、対象物における正反射光と、第1偏光面を有する拡散反射光とが、中央の受光部で受光される。一方、それ以外の2つの受光部は、投光部とは異なる第2偏光面を有する光のみを通過させる第2フィルタを備えているので、第2偏光面を有する拡散反射光のみが、これら2つの受光部で受光される。 According to such a structure, light can be irradiated from a light projection part, and the reflected light in the target object of the irradiation light can be received by three light-receiving parts. Since the central light receiving unit includes a first filter that allows only light having the same first polarization plane as the light projecting unit to pass therethrough, specular reflection light on the object and diffuse reflection light having the first polarization plane are generated. The light is received by the central light receiving unit. On the other hand, since the other two light receiving parts are provided with a second filter that allows only light having a second polarization plane different from that of the light projecting part to pass therethrough, only diffuse reflection light having the second polarization plane can be used. Light is received by the two light receiving units.
拡散反射光は、照射光が対象物で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、第1偏光面を有する拡散反射光と第2偏光面を有する拡散反射光との割合はほぼ同じである。したがって、中央の受光部で受光される拡散反射光の光量と、他の2つの受光部で受光される拡散反射光の光量の和とを一致させるための係数を予め設定しておけば、その係数に基づいてゲイン調整を行った後、中央の受光部における受光量から他の2つの受光部における受光量を差し引くことにより、受光量のうちの拡散反射光の光量を除去して、正反射光の光量を検出することができる。したがって、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物の光沢度を検出でき、光電センサをより小型化できる。 Since the diffuse reflection light is generated by randomly changing the polarization plane when the irradiation light is reflected by the object, the ratio of the diffuse reflection light having the first polarization plane and the diffuse reflection light having the second polarization plane is It is almost the same. Therefore, if a coefficient for matching the amount of diffuse reflected light received by the central light receiving unit with the sum of the amount of diffuse reflected light received by the other two light receiving units is set in advance, After performing gain adjustment based on the coefficient, the amount of diffusely reflected light in the received light amount is removed by subtracting the received light amount in the other two light receiving units from the received light amount in the central light receiving unit, and regular reflection The amount of light can be detected. Therefore, if the glossiness of the object is detected based on the detected amount of specularly reflected light, the glossiness of the object can be detected without using a beam splitter, and the photoelectric sensor can be further miniaturized.
また、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、3つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量の比はほとんど変化しない。すなわち、投光部から対象物に所定の入射角で入射し、対象物において所定の反射角で反射した光がセンサ本体に到達する位置は、センサ本体と対象物との距離の変化に応じて、投光部と受光部とが並ぶ方向に沿ってずれることとなるが、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、3つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交していれば、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量がほぼ同じ割合で変化するので、各受光部における受光量の比はほとんど変化しない。したがって、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。 In addition, since the direction in which the center light receiving unit and the light projecting unit are arranged is substantially orthogonal to the direction in which the three light receiving units are arranged, even if the distance between the sensor main body and the object changes, The ratio of the amount of received light hardly changes. That is, the position where the light incident on the target object from the light projecting unit at a predetermined incident angle and reflected at the target object at the predetermined reflection angle reaches the sensor main body according to the change in the distance between the sensor main body and the target object. The light projecting unit and the light receiving unit will be displaced along the direction in which the light receiving unit and the light projecting unit are arranged in a direction that is substantially orthogonal to the direction in which the three light receiving units are arranged. Even when the distance between the sensor body and the object changes, the amount of light received at each light receiving portion changes at substantially the same rate, so the ratio of the amount of light received at each light receiving portion hardly changes. Therefore, even when the distance between the sensor main body and the object changes, the glossiness of the object can be accurately detected by performing gain adjustment based on the same preset coefficient.
さらに、第2偏光面を有する光が、中央の受光部に対して左右対称に配置された2つの受光部で受光されるような構成により、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、これら2つの受光部における受光量の和が変化しにくい。すなわち、対象物における反射面の角度が変化すると、上記2つの受光部のうち一方の受光部と対象物との距離は近くなり受光量が増加するが、他方の受光部と対象物との距離がその分遠くなって受光量が減少するので、2つの受光部における受光量の和は変化しにくい。したがって、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。 Furthermore, even when the angle of the reflection surface of the object changes due to the configuration in which the light having the second polarization plane is received by the two light receiving units disposed symmetrically with respect to the central light receiving unit, The sum of the amounts of light received by these two light receiving portions hardly changes. That is, when the angle of the reflection surface of the object changes, the distance between one of the two light receiving parts and the object becomes closer and the amount of received light increases, but the distance between the other light receiving part and the object increases. However, since the amount of light received decreases and the amount of received light decreases, the sum of the amounts of light received by the two light receiving portions hardly changes. Therefore, even when the angle of the reflecting surface of the object changes, the glossiness of the object can be detected with high accuracy by performing gain adjustment based on the same preset coefficient.
本発明による光電センサは、上記投光部からの照射光及び対象物からの反射光が通過する投受光面を備え、上記投受光面には、上記投光部からの照射光が通過する投光領域と、対象物から上記3つの受光部に向かう反射光がそれぞれ通過する3つの受光領域とが形成され、上記第1フィルタは、上記投光領域及び上記中央の受光部に対応する受光領域に配置されており、上記第2フィルタは、上記中央の受光部以外の受光部に対応する受光領域に配置されている。 The photoelectric sensor according to the present invention includes a light projecting / receiving surface through which the irradiation light from the light projecting unit and the reflected light from the object pass, and the light projecting / receiving surface through which the irradiation light from the light projecting unit passes. A light region and three light receiving regions through which reflected light from the object toward the three light receiving units respectively pass are formed, and the first filter is a light receiving region corresponding to the light projecting region and the central light receiving unit. The second filter is disposed in a light receiving region corresponding to a light receiving unit other than the central light receiving unit.
このような構成によれば、投光部から投光領域を介して光を照射し、その照射光の対象物における反射光を3つの受光領域を介して受光することができる。この場合、投光領域と中央の受光領域を1つのフィルタ(第1フィルタ)で構成すれば、構造を簡略化し、製造コストを低減させることができる。 According to such a configuration, it is possible to irradiate light from the light projecting unit through the light projecting region, and to receive the reflected light of the irradiated light on the object through the three light receiving regions. In this case, if the light projecting area and the central light receiving area are configured by one filter (first filter), the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
本発明による光電センサは、対象物から上記3つの受光部に向かう反射光の少なくとも一部をそれぞれ通過させる3つの受光スリットを備えて構成される。このような構成によれば、各受光部における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。 The photoelectric sensor according to the present invention includes three light receiving slits that allow at least a part of reflected light from the object to the three light receiving units to pass therethrough. According to such a configuration, the amount of light received by each light receiving unit can be limited to a necessary and sufficient fixed amount or less.
本発明による光電センサにおいて、上記3つの受光スリットは、それぞれ長尺形状に形成され、各受光スリットの長手方向が、対応する受光部と上記投光部とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置されている。 In the photoelectric sensor according to the present invention, each of the three light receiving slits is formed in an elongated shape, and the longitudinal direction of each light receiving slit is arranged along the direction in which the corresponding light receiving unit and the light projecting unit are aligned. ing.
このような構成によれば、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、対象物において所定の反射角で反射した光が各受光部に到達する位置が、センサ本体と対象物との距離の変化に応じて、各受光スリットの長手方向に沿ってずれるだけで、センサ本体と対象物との距離の変化に伴う各受光スリットを通過する光量のばらつきを防止できる。したがって、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、より精度よく対象物の光沢度を検出できる。 According to such a configuration, even when the distance between the sensor main body and the target object changes, the position where the light reflected at the predetermined reflection angle at the target object reaches each light receiving unit is between the sensor main body and the target object. By merely shifting along the longitudinal direction of each light receiving slit according to the change in distance, it is possible to prevent variations in the amount of light passing through each light receiving slit due to the change in the distance between the sensor body and the object. Therefore, even when the distance between the sensor body and the object changes, the glossiness of the object can be detected with higher accuracy.
本発明による光電センサにおいて、上記3つの受光部は、対象物との距離が所定範囲内にあるときにのみ対象物からの反射光を受光可能であり、上記3つの受光スリットの短手方向の長さは、上記所定範囲内で対象物が最も近接した状態における対象物からの反射光の径よりも短く形成されている。 In the photoelectric sensor according to the present invention, the three light receiving portions can receive the reflected light from the object only when the distance from the object is within a predetermined range, and the three light receiving slits are arranged in the short direction. The length is formed to be shorter than the diameter of the reflected light from the object in the state where the object is closest within the predetermined range.
このような構成によれば、センサ本体と対象物との距離が近く、対象物からの反射光の径が大きい場合に、その反射光の一部のみが受光スリットを通過するので、各受光部における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。 According to such a configuration, when the distance between the sensor main body and the object is close and the diameter of the reflected light from the object is large, only a part of the reflected light passes through the light receiving slit. The amount of received light in can be limited to a necessary and sufficient fixed amount or less.
本発明による光電センサは、スライド可能に配置され、照射光の少なくとも一部を通過させる投光スリットが形成されたスリット板と、上記スリット板をスライド操作することにより、上記投光スリットを通過する照射光の光量を調整するための操作部とを備えて構成される。 The photoelectric sensor according to the present invention is slidably arranged, and passes through the light projection slit by sliding the slit plate and a slit plate formed with a light projection slit that allows at least part of the irradiation light to pass therethrough. And an operation unit for adjusting the amount of irradiation light.
このような構成によれば、スリット板をスライド操作して、対象物の大きさに応じて投光スリットを通過する照射光の光量を調整することにより、対象物における照射光の照射領域を変化させることができる。したがって、対象物の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。 According to such a configuration, the irradiation area of the irradiation light on the object is changed by sliding the slit plate and adjusting the amount of irradiation light passing through the light projection slit according to the size of the object. Can be made. Therefore, the glossiness can be detected with higher accuracy by the irradiation light according to the size of the object.
本発明による光電センサは、上記投光部に光を供給する光ファイバを備え、上記受光部は、対象物からの反射光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子を備えて構成される。 A photoelectric sensor according to the present invention includes an optical fiber that supplies light to the light projecting unit, and the light receiving unit includes a photoelectric conversion element that outputs an electrical signal corresponding to the amount of light received from an object. Is done.
このような構成によれば、投光部から照射する光は、センサ本体の外部から光ファイバにより投光部に供給し、受光部で受光する光は、電気信号に変換して出力することができる。外乱の影響を受けにくい光ファイバを介して投光部に光を供給すれば、より均一な照射光を得ることができるので、精度よく光沢度を検出することができる。一方、受光部で受光した光を光ファイバにより外部に出力するような構成とし、投光及び受光のいずれの経路にも光ファイバを採用すると、光ファイバにより搬送される光の減衰が大きくなるので、受光部で受光する光を電気信号に変換して出力するような構成とすることにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。 According to such a configuration, the light emitted from the light projecting unit can be supplied from the outside of the sensor body to the light projecting unit via the optical fiber, and the light received by the light receiving unit can be converted into an electrical signal and output. it can. If light is supplied to the light projecting unit through an optical fiber that is not easily affected by disturbance, more uniform irradiation light can be obtained, and thus the glossiness can be detected with high accuracy. On the other hand, if the light received by the light receiving unit is output to the outside through an optical fiber, and the optical fiber is used for both the light projecting and light receiving paths, the attenuation of the light carried by the optical fiber increases. By adopting a configuration in which the light received by the light receiving unit is converted into an electric signal and output, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to light attenuation.
本発明による光電センサの取付機構は、光電センサを支持する支持部材と、支持部材に連結され、光電センサを所定位置に取り付けるための取付部材とを備え、上記取付部材は、上記支持部材に対して所定角度範囲内(例えば、90°)で回動可能に連結されるとともに、上記支持部材を上記所定角度範囲内における任意の角度で保持することができる。 A mounting mechanism for a photoelectric sensor according to the present invention includes a support member that supports the photoelectric sensor, and a mounting member that is connected to the support member and mounts the photoelectric sensor at a predetermined position, and the mounting member is attached to the support member. Thus, the support member can be pivotably connected within a predetermined angle range (for example, 90 °), and the support member can be held at an arbitrary angle within the predetermined angle range.
また、本発明による光電センサの取付機構は、光ファイバにより光を搬送する光電センサに適用され、上記光電センサにおける上記光ファイバが取り付けられる面に対向して上記取付機構が配置され、上記支持部材及び上記取付部材の少なくとも一方には、上記光ファイバを通すための孔又は窪みが形成されている。 In addition, the photoelectric sensor mounting mechanism according to the present invention is applied to a photoelectric sensor that transports light through an optical fiber, the mounting mechanism is disposed facing a surface of the photoelectric sensor to which the optical fiber is mounted, and the support member. At least one of the attachment members is formed with a hole or a recess for allowing the optical fiber to pass therethrough.
本発明によれば、中央の受光部における受光量から他の2つの受光部における受光量を差し引くことにより、正反射光の光量を検出することができるので、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物の光沢度を検出でき、光電センサをより小型化できる。また、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、3つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量の比はほとんど変化せず、精度よく対象物の光沢度を検出できる。さらに、第2偏光面を有する光が、中央の受光部に対して左右対称に配置された2つの受光部で受光されるような構成により、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、これら2つの受光部における受光量の和が変化しにくく、精度よく対象物の光沢度を検出できる。 According to the present invention, the amount of specular reflected light can be detected by subtracting the amount of received light at the other two light receiving units from the amount of received light at the central light receiving unit. If the glossiness of the object is detected based on this, the glossiness of the object can be detected without using a beam splitter, and the photoelectric sensor can be further downsized. In addition, since the direction in which the center light receiving unit and the light projecting unit are arranged is substantially orthogonal to the direction in which the three light receiving units are arranged, even if the distance between the sensor main body and the object changes, The ratio of the amount of received light hardly changes, and the glossiness of the object can be detected with high accuracy. Furthermore, even when the angle of the reflection surface of the object changes due to the configuration in which the light having the second polarization plane is received by the two light receiving units disposed symmetrically with respect to the central light receiving unit, The sum of the amounts of light received by these two light receiving portions hardly changes, and the glossiness of the object can be detected with high accuracy.
本発明によれば、3つの受光部における受光量を受光スリットにより必要十分な一定量以下に制限することができる。各受光スリットの長手方向が、対応する受光部と投光部とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置すれば、センサ本体と対象物との距離の変化に伴う各受光スリットを通過する光量のばらつきを防止できるので、より精度よく対象物の光沢度を検出できる。 According to the present invention, the amount of light received by the three light receiving portions can be limited to a necessary and sufficient fixed amount or less by the light receiving slit. If the longitudinal direction of each light receiving slit is arranged along the direction in which the corresponding light receiving part and light projecting part are aligned, the variation in the amount of light passing through each light receiving slit due to the change in the distance between the sensor body and the object Therefore, the glossiness of the object can be detected with higher accuracy.
本発明によれば、スリット板をスライド操作して、対象物の大きさに応じて投光スリットを通過する照射光の光量を調整することにより、対象物における照射光の照射領域を変化させることができるので、対象物の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。 According to the present invention, the irradiation area of the irradiation light on the object is changed by sliding the slit plate and adjusting the amount of irradiation light passing through the light projection slit according to the size of the object. Therefore, the glossiness can be detected with higher accuracy with the irradiation light according to the size of the object.
本発明によれば、外乱の影響を受けにくい光ファイバを介して投光部に光を供給することにより、より均一な照射光を得ることができるので、より精度よく光沢度を検出することができるとともに、受光部で受光する光を電気信号に変換して出力することにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。 According to the present invention, more uniform irradiation light can be obtained by supplying light to the light projecting unit via an optical fiber that is not easily affected by disturbances, so that the glossiness can be detected more accurately. In addition, by converting the light received by the light receiving unit into an electrical signal and outputting it, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to light attenuation.
図1は、本発明の実施の形態による光電センサ1の一構成例を示す概念図である。図1に示すように、この光電センサ1は、対象物4に対して光を照射するとともに、対象物4からの反射光を受光するセンサ本体2と、センサ本体2に接続されたコントローラ3とを備えている。この光電センサ1は、工場の生産ライン等に適用され、生産ライン上を搬送される物品(対象物4)に対して光を照射することにより、その反射光の受光量に基づいて対象物4の光沢度を検出することができる。これにより、例えば、光沢度の高いフィルム状の保護シートが物品に被せられているか否かの判別などを行うことができる。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a photoelectric sensor 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photoelectric sensor 1 irradiates light on the object 4 and receives a reflected light from the object 4, and a controller 3 connected to the
センサ本体2は、対象物4に向けて光を照射するための1つ投光部5と、対象物4からの反射光を受光するための3つの受光部6とを備えている。センサ本体2には、投光部5からの照射光及び対象物4からの反射光が通過する投受光面7が形成されている。投光部5には、コントローラ3から光ファイバ8を介して光が供給されており、光ファイバ8からの光が、投光スリット9及び投光レンズ10を介して、投受光面7に形成された投光領域11を通って対象物4に投光される。投光領域11は、所定の偏光面を有する光のみを通過させる第1フィルタ12により構成されており、この例では、いわゆるP偏光のみが投光領域11を通過して対象物4に投光されるようになっている。
The
センサ本体2からの照射光が対象物4の反射面4Aで反射する際には、反射面4Aに対する入射角と等しい反射角で反射する正反射光と、入射角とは異なる任意の反射角で拡散するように反射する拡散反射光とが生じる。正反射光は、照射光と同じ偏光面を有するP偏光のみからなる。一方、拡散反射光は、照射光が対象物4で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、P偏光のみならず、P偏光に対して偏光面が90°傾斜したS偏光がほぼ同じ割合で含まれる。照射光から生じる正反射光と拡散反射光との割合は、対象物4の光沢度によって異なり、光沢度が高いほど正反射光の割合が高くなり、光沢度が低いほど正反射光の割合が低くなる。
When the irradiation light from the
各受光部6には、例えばフォトダイオードにより構成される受光素子(光電変換素子)13が備えられている。投受光面7には、3つの受光素子13にそれぞれ対向する受光領域14が形成されており、対象物4からの反射光がこれらの受光領域14に入射する。3つの受光領域14のうちの1つは、照射光と同じ偏光面を有するP偏光のみを通過させる第1フィルタ12により構成されており、他の2つの受光領域14は、照射光とは異なる偏光面を有する光(例えば、S偏光)のみを通過させる第2フィルタ15により構成されている。
Each
第1フィルタ12により構成される受光領域14から入射したP偏光は、受光レンズ16及び受光スリット17を介して、P偏光受光回路18に接続された受光素子13により受光される。第2フィルタ15により構成される受光領域14から入射したS偏光は、受光レンズ16及び受光スリット17を介して、S偏光受光回路19に接続された受光素子13により受光される。P偏光受光回路18及び2つのS偏光受光回路19は、共通の回路基板20の実装面に形成されており、この回路基板20に3つの受光素子13が実装されている。
The P-polarized light incident from the
コントローラ3は、CPUを含む制御部21と、この制御部21に対して電気的に接続された発光回路22と、発光回路22に実装された発光素子23とを備えている。発光素子23は、例えば発光ダイオード(LED)により構成されており、発光素子23から照射された光が光ファイバ8を介してセンサ本体2の投光部5に供給されるようになっている。制御部21は、電気配線24を介してP偏光受光回路18及び2つのS偏光受光回路19に電気的に接続されている。制御部21は、発光回路22に供給する電圧を制御することにより、発光素子23から照射する光量を制御することができるとともに、各受光素子13における受光量に応じてP偏光受光回路18及びS偏光受光回路19から出力される電気信号に基づいて所定の演算を行うことにより、対象物4の光沢度を検出することができる。
The controller 3 includes a
図2は、図1のセンサ本体2の斜視図である。また、図3は、図2のセンサ本体2の縦断面図である。以下では、便宜上、図3における右側を前方、左側を後方、上側を上方、下側を下方として説明することとする。
FIG. 2 is a perspective view of the
センサ本体2は、略中空直方体形状に形成された樹脂製のケーシング30により外形が区画されており、このケーシング30内に上述の投光部5及び受光部6を収容している。ケーシング30の後面の上端部及び下端部には、それぞれ左右方向にケーシング30を貫通する貫通孔31が形成されており、これらの貫通孔31にボルトなどの固定具を通して、後述する取付機構70にケーシング30を固定し、その取付機構70を所定の取付位置に取り付けることにより、センサ本体2を所望の位置に設置することができる。
The
光ファイバ8の先端部は、前方に向かうにつれて下方に傾斜するようにケーシング30内に一直線上に固定されている。投光部5は、ケーシング30内の上部に配置され、光ファイバ8の先端部が延びる方向に沿って、前方に向かって斜め下方に光を照射する。一方、受光部6は、ケーシング30内の下部に配置され、後方に向かって斜め下方に入射する光を受光する。すなわち、投光部5から照射される光の光軸L1と、受光部6で受光される光の光軸L2とは交差している。ケーシング30の前面には略矩形の開口32が形成されており、この開口32にガラス又はプラスチックからなる透明板33が嵌め込まれている。投光部5からの照射光は、透明板33の上部を通って前方に向かい、対象物4から後方に向かう反射光が、透明板33の下部を通ってケーシング30内に入射する。
The tip of the
投光レンズ10、受光レンズ16、受光素子13及び回路基板20は、保持部材34により一体的に保持されている。図4は、図3の保持部材34の斜視図である。図3及び図4に示すように、投光レンズ10は、略矩形の板状部10Aと、板状部10Aの後面から後方に向かって凸湾曲するように形成された入射面10Bと、板状部10Aの前面から前方に向かって入射面10Bよりも小さい曲率で凸湾曲するように形成された出射面10Cとが一体的に形成されることにより構成されている。投光レンズ10は、入射面10Bの頂点と出射面10Cの頂点とを結ぶ直線が、光ファイバ8からの光の光軸L1に沿うように配置される。
The
保持部材34は、正面視略矩形の樹脂材料の上面に、下方に向かって窪んだ略矩形の凹部35が形成されることにより、正面視略U字状とされている(図4参照)。すなわち、保持部材34は、左右方向に延びる下保持部36と、下保持部36の左右両端部からそれぞれ上方に延びる側板部37とが一体的に形成されることにより構成されている。両側板部37の互いに対向する面には、それぞれ一直線状に延び、上下方向に対して上端部が下端部よりも前方に位置するように傾斜した収容溝38が形成されている。投光レンズ10は、その板状部10Aの左右両側縁部が収容溝38内に収容されるように上方から圧入されることにより、板状部10Aの下端縁が下保持部36の上面に当接した状態で凹部35内に配置される。
The holding
投光レンズ10の後方には、投光スリット9が形成されたスリット板40が光軸L1にほぼ直交するように配置されている(図3参照)。投光スリット9は、スリット板40における光軸L1が通る位置に略円形の貫通孔が形成されることにより構成されている。光ファイバ8から照射される光の少なくとも一部は、投光スリット9を通って投光レンズ10の入射面10Bに入射し、投光レンズ10の出射面10Cから平行光となって投光される。スリット板40は、ケーシング30に対して左右方向にスライド可能に取り付けられている。スリット板40の上端部は、ケーシング30の上面に形成された開口41を通って外方に張り出しており、その張り出した部分がスリット板40を左右方向にスライド操作するための操作部42を構成している。
A
保持部材34の下保持部36の前面には、後方に向かって窪んだ正面視略矩形の凹部43が左右方向に並べて3つ形成されており、それぞれの内部空間に受光レンズ16が収容されている。3つの凹部43は、左右方向にほぼ等間隔で一直線上に配置されている。一方、保持部材34の下保持部36の後面には、前方に向かって窪んだ背面視略矩形の凹部44が左右方向に並べて3つ形成されている。これらの凹部44は、受光レンズ16が収容された各凹部43の後方に区画壁45を隔てて対向しており、それぞれの内部空間に受光素子13が収容されている。
On the front surface of the
各受光レンズ16は、前面が平坦な入射面16Bを構成する略矩形の板状部16Aと、板状部16Aの後面から後方に向かって凸湾曲するように形成された出射面16Cとが一体的に形成されることにより構成されている。各受光レンズ16は、保持部材34の凹部43に前方から圧入されることにより、板状部16Aの周縁が凹部43の内面に当接した状態で収容される。各受光レンズ16は、入射面16Bが対象物4からの反射光の光軸L2に直交し、出射面16Cの頂点が光軸L2を通るように配置される。ケーシング30内に入射した対象物4からの反射光は、受光レンズ16を通過することにより集光され、その少なくとも一部が区画壁45に形成された受光スリット17を通って受光素子13により受光される。
Each
図5は、図1のセンサ本体2の正面図である。透明板33の後面には、2つの第1フィルタ12を一体的に構成する1枚の第1偏光フィルム51と、2つの第2フィルタ15をそれぞれ構成する2枚の第2偏光フィルム52とが貼り付けられ、各偏光フィルム51,52の前面全体で投受光面7を構成している。第1偏光フィルム51の前面における投光レンズ10に対向する領域は投光領域11を構成し、中央の受光レンズ16に対向する領域は中央の受光領域14を構成している。各第2偏光フィルム52の前面は、左右両側の受光レンズ16にそれぞれ対向する受光領域14を構成している。投光領域11と中央の受光領域14を1枚の偏光フィルム51で構成することにより、構造を簡略化し、製造コストを低減させることができる。
FIG. 5 is a front view of the
各偏光フィルム51,52は、所定の偏光面を有する光のみを通過させることができる1枚の略矩形のフィルム部材から作成される。すなわち、このフィルム部材を、投光領域11及び中央の受光領域14を一体的に構成する略T字状の部分(第1偏光フィルム51)と、左右の受光領域14をそれぞれ構成する2つの略矩形の部分(第2偏光フィルム52)とに切り分け、第1偏光フィルム51をP偏光の偏光面に合わせるとともに、第2偏光フィルム52を第1偏光フィルム51に対して90°回転させた状態でそれぞれ透明板33の後面に貼り付ける。これにより、第1偏光フィルム51にP偏光のみを通過させ、第2偏光フィルム52にS偏光のみを通過させる構成とすることができる。
Each of the
3つの受光領域14は、投光領域11の下方に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置されている。より具体的には、中央の受光領域14と投光領域11とが並ぶ方向、すなわち投光領域11から照射される光の光軸L1と、中央の受光領域14で受光される光の光軸L2とを結ぶ方向(上下方向)と、3つの受光領域14が並ぶ方向、すなわち3つの受光領域14でそれぞれ受光される光の光軸L2を結ぶ方向(左右方向)とが、ほぼ直交している。
The three
本実施の形態では、センサ本体2に形成された投受光面7の投光領域11を介して光を照射し、その照射光の対象物4における反射光を3つの受光領域14からセンサ本体2に入射させることができる。中央の受光領域14は、投光領域11と同じ偏光面を有するP偏光のみを通過させるので、対象物4における正反射光と、P偏光からなる拡散反射光とが、中央の受光領域14からセンサ本体2に入射する。一方、それ以外の左右2つの受光領域14は、投光領域11とは異なる偏光面を有するS偏光のみを通過させるので、S偏光からなる拡散反射光のみが、これら2つの受光領域14からセンサ本体2に入射する。
In the present embodiment, light is irradiated through the
上述通り、拡散反射光は、照射光が対象物4で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、P偏光からなる拡散反射光とS偏光からなる拡散反射光との割合はほぼ同じである。したがって、中央の受光領域14を通過する拡散反射光の光量と、他の2つの受光領域14を通過する拡散反射光の光量の和とを一致させるための係数を予め設定して、コントローラ3のメモリ(図示せず)に記憶しておけば、制御部21は、その係数に基づいてゲイン調整を行った後、中央の受光領域14における受光量から他の2つの受光領域14における受光量を差し引くことにより、受光量のうちの拡散反射光の光量を除去して、正反射光の光量を検出することができる。したがって、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物4の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物4の光沢度を検出でき、光電センサ1をより小型化できる。
As described above, the diffusely reflected light is generated by randomly changing the polarization plane when the irradiated light is reflected by the object 4, so the ratio of the diffusely reflected light composed of P-polarized light and the diffusely reflected light composed of S-polarized light is It is almost the same. Therefore, a coefficient for matching the light amount of the diffuse reflected light passing through the central
また、中央の受光領域14と投光領域11とが並ぶ方向と、3つの受光領域14が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体2と対象物4との距離が変化した場合でも、各受光領域14における受光量の比はほとんど変化しない。図6は、センサ本体2と対象物4との距離に応じた光路の変化の一例を示す概略図である。図6に示すように、投光領域11から対象物4の反射面4Aに所定の入射角θ1で入射し、反射面4Aにおいて所定の反射角θ2で反射した光がセンサ本体2の投受光面7に到達する位置は、センサ本体2と対象物4との距離の変化に応じて、投光領域11と受光領域14とが並ぶ方向(上下方向)に沿ってずれる。
Further, since the direction in which the central
すなわち、図6に実線で示すように、センサ本体2と対象物4との距離が近い場合には、対象物4からの反射光が投受光面7における上側に到達するのに対して、図6に破線で示すように、センサ本体2と対象物4との距離が遠い場合には、対象物4からの反射光が投受光面7における下側に到達する。中央の受光領域14と投光領域11とが並ぶ方向と、3つの受光領域14が並ぶ方向とがほぼ直交していれば、センサ本体2と対象物4との距離が変化した場合でも、各受光領域14における受光量がほぼ同じ割合で変化するので、各受光領域14における受光量の比はほとんど変化しない。したがって、センサ本体2と対象物4との距離が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
That is, as shown by the solid line in FIG. 6, when the distance between the
図7は、図4の保持部材34の正面図である。図7では、投光レンズ10、受光レンズ16、受光素子13及び回路基板20を省略して示している。各受光スリット17は、区画壁45に対して略長方形状に形成されている。中央の受光スリット17は、その長手方向が上下方向に延びるように配置されている。これに対して、左右両側の受光スリット17は、上下方向に対して上端部が下端部よりも内側に位置するように傾斜した状態で配置されている。
FIG. 7 is a front view of the holding
より具体的には、各受光スリット17は、その長手方向が、対応する受光領域14と投光領域11とが並ぶ方向、すなわち対応する受光領域14で受光される光の光軸L2と、投光領域11から照射される光の光軸L1とを結ぶ方向に沿うように配置されている。図7では、左右両側の受光領域14で受光される光の光軸L2が対応する受光スリット17内に位置していないが、これは、投光領域11及び左右両側の受光領域14の各位置が左右方向にずれていることに基づいて、それらの受光領域14に対して左右方向に傾斜して光が入射するためであり、図7には表れていないが、各受光領域14に入射する光の光軸L2に沿って見たときには、各光軸L2が対応する受光スリット17を通っている。
More specifically, the longitudinal direction of each light receiving slit 17 is the direction in which the corresponding
図8は、センサ本体2と対象物4との距離に応じた受光スリット17を通過する光量の変化の一例を示す概略図であって、(a)は、センサ本体2と対象物4との距離が比較的遠い場合、(b)は、(a)よりもセンサ本体2と対象物4との距離が近い場合、(c)は、(b)よりもさらにセンサ本体2と対象物4との距離が近い場合を示している。センサ本体2と対象物4との距離が比較的遠い場合には、図8(a)に示すように、対象物4からの反射光は照射面積が小さく、反射光の全てが受光スリット17を通過する。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a change in the amount of light passing through the light receiving slit 17 according to the distance between the
図8(a)の場合よりもセンサ本体2と対象物4との距離が近くなると、図8(b)に示すように、対象物4からの反射光は、受光スリット17の長手方向に沿って下方に遷移し、その照射面積が広がる。このとき、反射光は、受光スリット17の長手方向に広がる比率よりも短手方向に広がる比率の方が大きく、受光スリット17の短手方向に沿った両端部の光が受光スリット17の通過を遮られる。
When the distance between the sensor
図8(b)の場合よりもさらにセンサ本体2と対象物4との距離が近くなると、図8(c)に示すように、対象物4からの反射光は、受光スリット17の長手方向に沿ってさらに下方に遷移するとともに、その照射面積がさらに広がり、受光スリット17の短手方向に沿った両端部及び長手方向に沿った下端部の光が受光スリット17の通過を遮られる。このように、各受光領域14に対応付けて受光スリット17を設けることにより、センサ本体2と対象物4との距離が近く、対象物4からの反射光の径が大きい場合に、その反射光の一部のみが受光スリット17を通過するので、各受光部6における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。
When the distance between the
本実施の形態では、図7に示すように、各受光スリット17の長手方向が、対応する受光領域14と投光領域11とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置されているので、センサ本体2と対象物4との距離の変化に伴う各受光スリット17を通過する光量の変化は、いずれも図8に示すような態様となる。したがって、センサ本体2と対象物4との距離が変化した場合でも、対象物4において所定の反射角で反射した光が各受光領域14に到達する位置が、センサ本体2と対象物4との距離の変化に応じて、各受光スリット17の長手方向に沿ってずれるだけで、センサ本体2と対象物4との距離の変化に伴う各受光スリット17を通過する光量のばらつきを防止できる。したがって、センサ本体2と対象物4との距離が変化した場合でも、より精度よく対象物4の光沢度を検出できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, since the longitudinal direction of each light receiving slit 17 is arranged along the direction in which the corresponding
また、対象物4からの反射光に含まれるS偏光が、中央の受光領域14に対して左右対称に配置された2つの受光領域14を通過するので、対象物4における反射面4Aの角度が変化した場合でも、これら2つの受光領域14における受光量の和が変化しにくい。すなわち、対象物4における反射面4Aの角度が変化すると、上記2つの受光領域14のうち一方の受光領域14と対象物4との距離は近くなり、例えば図8(c)に示すように受光量が増加するが、他方の受光領域14と対象物4との距離がその分遠くなって、例えば図8(a)に示すように受光量が減少するので、2つの受光領域14における受光量の和は変化しにくい。したがって、対象物4における反射面4Aの角度が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
In addition, since the S-polarized light included in the reflected light from the object 4 passes through the two
図9は、図3のスリット板40の取付態様を示す斜視図である。光ファイバ8の先端部には、この先端部をケーシング30内の所定位置に位置決めするための位置決め部材60が取り付けられている。スリット板40は、この位置決め部材60に対して左右方向にスライド可能に取り付けられている。
FIG. 9 is a perspective view showing an attachment mode of the
光ファイバ8の先端部は、位置決め部材60の後面に取り付けられている。位置決め部材60の前面には、後方に向かって窪んだ凹部61が形成されており、この凹部61の底面に対して前方に所定間隔を隔てて、左右方向に延びるガイド部材62が配置されている。ガイド部材62の左右両端部は、位置決め部材60の前面に結合されている。
The tip of the
スリット板40は、位置決め部材60の前面に沿って配置された本体部63と、本体部63の上端部に結合された断面略コ字状の係合部64と、係合部64の上端部と操作部42とを連結する連結部65とが一体的に形成されることにより構成されている。投光スリット9は、本体部63を前後方向に貫通するように形成されている。係合部64は、位置決め部材60の凹部61とガイド部材62との間の空間に配置され、ガイド部材62に対して左右方向にスライド可能に係合している。
The
操作部42は、左右方向に延びる平面視略長方形状の本体部66と、本体部66の左右方向中央部に前後方向に延びるように突出形成された突部67とが一体的に形成されることにより構成されている。スリット板40の連結部65は、操作部42の本体部66の左右方向中央部に連結されている。したがって、上方から操作部42に指を当てて左右方向に操作すれば、スリット板40を左右方向にスライドさせることができる。操作部42の突部67は、操作部42を左右方向に操作する際の滑り止めとして機能する。
The
位置決め部材60には、光ファイバ8からの光を通すための貫通孔(図示せず)が、位置決め部材60を前後方向に貫通するように形成されており、この貫通孔の前方に、スリット板40の本体部63に形成された投光スリット9が対向している。スリット板40を左右方向にスライド操作すると、上記貫通孔と投光スリット9とが前後方向に重なり合う面積が変化し、これにより、投光スリット9を通過する照射光の光量が変化する。このような構成によれば、スリット板40をスライド操作して、対象物4の大きさに応じて投光スリット9を通過する照射光の光量を調整することにより、対象物4における照射光の照射領域を変化させることができる。したがって、対象物4の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。
A through hole (not shown) for passing light from the
また、本実施の形態では、投光部5から照射する光は、センサ本体2の外部から光ファイバ8により投光部5に供給し、受光部6で受光する光は、受光素子13で電気信号に変換して出力することができる。LEDなどと比べて外乱の影響を受けにくい光ファイバ8を介して投光部5に光を供給すれば、より均一な照射光を得ることができるので、精度よく光沢度を検出することができる。一方、受光部6で受光した光を光ファイバにより外部に出力するような構成とし、投光及び受光のいずれの経路にも光ファイバを採用すると、光ファイバにより搬送される光の減衰が大きくなるので、本実施の形態のように受光部6で受光する光を電気信号に変換して出力するような構成とすることにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。
In the present embodiment, the light emitted from the
図10は、センサ本体2の取付機構70の一構成例を示す分解斜視図である。図11は、図10の取付機構70がセンサ本体2に取り付けられた状態を示す背面図である。この取付機構70は、センサ本体2を支持する支持部材71と、支持部材71に連結され、センサ本体2を所定位置に取り付けるための取付部材72とを備えている。
FIG. 10 is an exploded perspective view showing one configuration example of the
支持部材71は、1枚の金属板により屈曲形成され、センサ本体2の背面に対向する主板部73と、主板部73の左右方向の一端縁における上端部及び下端部からそれぞれ前方に向かって延び、支持部材71をセンサ本体2に固定するための2つの固定板部74とを備えている。各固定板部74には、前後方向に沿って延びる長孔75が形成されており、これらの長孔75を介してセンサ本体2の貫通孔31(図2参照)に左右方向一端面側からボルトなどの固定具76を通し、センサ本体2の左右方向他端面側に配置された連結板77と連結することにより、センサ本体2を支持部材71に固定することができる。
The
取付部材72は、1枚の金属板により屈曲形成され、支持部材71の主板部73に当接する主板部78と、主板部78の下端縁から後方に向かって延び、取付部材72を所定位置に取り付けるための取付板部79とを備えている。取付板部79には、左右方向に延びる長孔80と、前後方向に延びる長孔81とが形成されており、これらの長孔80,81にそれぞれ固定具(図示せず)を通して固定することにより、前後左右に位置調整を行いつつセンサ本体2を固定することができる。
The mounting
取付部材72の主板部78には、センサ本体2の背面の中心位置に対向する位置に挿通孔82が形成されており、この挿通孔82にボルトなどの軸部材83が通され、支持部材71の主板部73に形成されたねじ孔84に固定されることにより、取付部材72と支持部材71とが連結される。このとき、軸部材83は、取付部材72が支持部材71に対して軸部材83を中心に回動でき、かつ、任意の角度で保持することができる程度の締付力でねじ孔84に固定される。
An
取付部材72の主板部78には、挿通孔82を中心として周方向に約90°の角度範囲で円弧状のガイド孔85が形成されている。このガイド孔85にボルトなどのガイド部材86が通され、支持部材71の主板部73に形成されたねじ孔87に固定されることにより、ガイド部材86がガイド孔85に沿ってスライド可能になる。これにより、取付部材72及び支持部材71は、軸部材83を中心に、ガイド部材86がガイド孔85の一端に当接した状態と、ガイド孔85の他端に当接した状態との間で、互いに回動可能に連結される。
An
図12は、取付部材72に対して支持部材71を回動させる際の態様を示す背面図であり、(a)は、ガイド部材86がガイド孔85の一端(下端)に当接した状態、(b)は、ガイド部材86がガイド孔85の他端(上端)に当接した状態を示している。
FIG. 12 is a rear view showing an aspect when the
図11に示すように、ガイド部材86がガイド孔85の中央部にある状態から、センサ本体2を図中の反時計回りに回転させると、ガイド部材86がガイド孔85に沿って下方にスライドし、約45°回転したときにガイド部材86がガイド孔85の下端に当接する(図12(a)参照)。一方、図11に示す状態から、センサ本体2を図中の時計回りに回転させると、ガイド部材86がガイド孔85に沿って上方にスライドし、約45°回転したときにガイド部材86がガイド孔85の上端に当接する(図12(b)参照)。したがって、センサ本体2は、取付機構70により約90°の角度範囲内で回転可能に取り付けられることとなる。
As shown in FIG. 11, when the
この光電センサ1により光沢度を検出することができる物品に被せられる保護シートは、通常、いわゆる延伸フィルムであって、フィルム成形時の延伸方向に応じて光の屈折率が部分的に異なるといった特性を有している。このような屈折率の特性は、保護シートをその面内で回転させると、ほぼ90°毎にピークが表れる。 The protective sheet placed on the article whose gloss level can be detected by the photoelectric sensor 1 is usually a so-called stretched film, and has a characteristic that the refractive index of light partially varies depending on the stretching direction at the time of film formation. have. Such a refractive index characteristic has a peak every 90 ° when the protective sheet is rotated in its plane.
本実施の形態では、センサ本体2を取付機構70により所定の取付位置に取り付けた状態で、取付部材72に対して支持部材71を回動させることにより、センサ本体2を約90°の角度範囲内における任意の角度で保持することができる。したがって、延伸フィルムの延伸方向に応じた屈折率の特性に合わせてセンサ本体2の角度を調整することにより、センサ本体2の投光領域11から照射した光の正反射光が中央の受光領域14に入射するように微調整することができる。特に、延伸フィルムの延伸方向に応じた特性のピークが表れる約90°の角度範囲内でセンサ本体2が回動可能なので、対象物の特性に適応させて良好に光沢度を検出することができる。
In the present embodiment, by rotating the
図10〜図12では図示していないが、センサ本体2の背面には光ファイバ8(図3参照)が取り付けられているため、本実施の形態のようにセンサ本体2の背面に対向して取付機構70を配置するような構成では、光ファイバ8の引き回しを工夫する必要がある。すなわち、光ファイバ8が取付機構70に接触して湾曲又は屈曲すると、光ファイバ8により搬送される光が減衰するため、光ファイバ8が取付機構70に接触して湾曲したり屈曲したりするのを防止できるような構成が好ましい。
Although not shown in FIGS. 10-12, since the optical fiber 8 (refer FIG. 3) is attached to the back surface of the sensor
そこで、本実施の形態において、支持部材71の主板部73には、センサ本体2の背面における光ファイバ8の取付位置に対向する位置に窪み88が形成されるとともに、取付部材72の主板部78には、支持部材71が軸部材83を中心に約90°の角度範囲内で回動する際に支持部材71の窪み88が対向する範囲全体にわたって窪み89が形成されている。これにより、図11に示すようにガイド部材86がガイド孔85の中央部にある状態だけでなく、図12(a)に示すようにガイド部材86がガイド孔85の下端に当接している状態、及び、図12(b)に示すようにガイド部材86がガイド孔85の上端に当接している状態のいずれにおいても、支持部材71の窪み88と取付部材72の窪み89とが対向し、光ファイバ8を湾曲又は屈曲させることなくこれらの窪み88,89内に通すことができる。
Therefore, in the present embodiment, the
ただし、本実施の形態では、支持部材71と取付部材72とが互いに約90°の角度範囲内で回動可能な構成について説明したが、回動可能な角度範囲は、約90°に限らず、例えば約180°であってもよい。また、この取付機構70は、本実施の形態のような構成を有する光電センサ1に限らず、他の種類の光電センサ、例えばビームスプリッタを用いて対象物からの反射光を分光するような構成を有する光電センサにも適用可能である。
However, in the present embodiment, the configuration in which the
また、本実施の形態では、投光部5からP偏光を照射するような構成について説明したが、このような構成に限らず、例えばS偏光を照射するような構成であってもよい。この場合、3つの受光領域14のうち中央の受光領域14がS偏光を通過させ、左右両側の受光領域14がP偏光を通過させるような構成であってもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the P-polarized light is emitted from the
また、投光領域11及び受光領域14は、同一の投受光面7に形成されるような構成に限らず、対象物との距離が同一又は互いに異なる投光面及び受光面にそれぞれ形成されるような構成であってもよい。
In addition, the
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
1 光電センサ
2 センサ本体
3 コントローラ
4 対象物
5 投光部
6 受光部
7 投受光面
8 光ファイバ
9 投光スリット
11 投光領域
12 第1フィルタ
13 受光素子
14 受光領域
15 第2フィルタ
17 受光スリット
40 スリット板
42 操作部
51 第1偏光フィルム
52 第2偏光フィルム
70 取付機構
71 支持部材
72 取付部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
対象物に対して光を照射する1つの投光部と、
上記投光部に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置され、それぞれ対象物からの反射光を受光する3つの受光部とを備え、
上記3つの受光部のうちの中央の受光部と上記投光部とが並ぶ方向と、上記3つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しており、
上記投光部及び上記中央の受光部は、所定の第1偏光面を有する光を通過させる第1フィルタを備え、
上記中央の受光部以外の受光部は、上記第1偏光面とは異なる第2偏光面を有する光を通過させる第2フィルタを備えたことを特徴とする光電センサ。 In a photoelectric sensor for detecting the glossiness of an object,
One light projecting unit for irradiating the object with light;
Three light receiving parts that are arranged on a straight line at substantially equal intervals adjacent to the light projecting part and receive reflected light from the object, respectively.
The direction in which the center light receiving part and the light projecting part of the three light receiving parts are arranged is substantially perpendicular to the direction in which the three light receiving parts are arranged,
The light projecting unit and the central light receiving unit include a first filter that transmits light having a predetermined first polarization plane,
The photoelectric sensor, wherein a light receiving unit other than the central light receiving unit includes a second filter that transmits light having a second polarization plane different from the first polarization plane.
上記投受光面には、上記投光部からの照射光が通過する投光領域と、対象物から上記3つの受光部に向かう反射光がそれぞれ通過する3つの受光領域とが形成され、
上記第1フィルタは、上記投光領域及び上記中央の受光部に対応する受光領域に配置されており、
上記第2フィルタは、上記中央の受光部以外の受光部に対応する受光領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光電センサ。 Comprising a light projecting / receiving surface through which the irradiation light from the light projecting unit and the reflected light from the object pass,
On the light projecting / receiving surface, there are formed a light projecting region through which irradiation light from the light projecting unit passes and three light receiving regions through which reflected light directed from the object toward the three light receiving units respectively pass.
The first filter is disposed in a light receiving region corresponding to the light projecting region and the central light receiving unit,
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the second filter is arranged in a light receiving region corresponding to a light receiving unit other than the central light receiving unit.
上記3つの受光スリットの短手方向の長さは、上記所定範囲内で対象物が最も近接した状態における対象物からの反射光の径よりも短く形成されていることを特徴とする請求項4に記載の光電センサ。 The three light receiving parts can receive reflected light from the object only when the distance from the object is within a predetermined range,
5. The length of the three light receiving slits in the short direction is shorter than the diameter of the reflected light from the object in the state where the object is closest to within the predetermined range. The photoelectric sensor described in 1.
上記スリット板をスライド操作することにより、上記投光スリットを通過する照射光の光量を調整するための操作部とを備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光電センサ。 A slit plate that is slidably arranged and formed with a light projection slit that allows at least part of the irradiation light to pass through;
6. The photoelectric sensor according to claim 1, further comprising an operation unit configured to adjust a light amount of the irradiation light passing through the light projection slit by sliding the slit plate. .
上記受光部は、対象物からの反射光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光電センサ。 An optical fiber for supplying light to the light projecting unit;
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the light receiving unit includes a photoelectric conversion element that outputs an electrical signal corresponding to a received light amount of reflected light from an object.
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2005
- 2005-07-25 JP JP2005213770A patent/JP2007033103A/en active Pending
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