JP2007093337A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、ガラス部材の所定位置への配置の有無を安定して検出することができる光電センサを提供する。
【解決手段】光電センサ１２には発光素子１４及び受光素子１５が並設されており、発光素子１４の発光波長が２５００［ｎｍ］以上に設定され、それに伴って受光素子１５もその波長の光を受光可能に構成される。発光波長が２５００［ｎｍ］以上になるとガラス部材である透明板ガラス１０の透過率が大きく低下していくため、透明板ガラス１０の配置有無に応じた受光量の差が大きくなり、外的要因を受け難い安定した検出が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス部材の所定位置への配置の有無を検出するのに好適な光電センサに関するものである。

従来、透明板ガラスの所定位置への配置の有無を検出する装置においては、発光素子及び受光素子が並設されてなる光電センサと、該光電センサと対向配置されたミラーとで構成されているものがある（第１従来例）。

この検出装置では、発光素子から発した光をミラーにて反射させて受光素子に入光させ、該受光素子の受光量から光電センサとミラーとの間に透明板ガラスが配置されたか否かが検出されるようになっている。つまり、透明板ガラスの光透過率が１００［％］より小さいためであり、該ガラスが光電センサとミラーとの間に配置されると、配置されていない場合と比べて、受光素子への入光量が減少することから、受光素子の受光量を検出することで透明板ガラスの所定位置への配置の有無が検出可能となっている。

また、特許文献１にて開示されているようなものも提案されている（第２従来例）。特許文献１では、基本的に上記した第１従来例と同じ構成であるが、この特許文献１の第２従来例では更に、発光素子の後段に偏光フィルタが配置され、該フィルタにて発光素子からの光を直線偏光として反射板側に投光させるとともに、受光素子の前段に受光側の偏光フィルタが配置され、発光側の偏光フィルタを経た直線偏光とは直交する方向の直線偏光のみを透過させて受光素子に入光させるようにしている。また、ミラーが、入光した直線偏光に近似した偏光特性の楕円偏光に変換して反射する構成となっている。

これにより、光電センサと反射板との間に透明板ガラスが配置されていない場合には、反射板からの楕円偏光が受光側の偏光フィルタにより遮光され、受光素子は楕円偏光を受光しない。一方、光電センサと反射板との間に透明板ガラスが配置されると、反射板からの楕円偏光の偏光特性が変化するため、透明板ガラスを経た楕円偏光が受光側の偏光フィルタを透過するようになり、受光素子は楕円偏光を受光するようになる。そして、受光素子の受光量を検出することで透明板ガラスの所定位置への配置の有無が検出可能となっている。
特開平６−１１１６９４号公報

ところで、上記した検出装置においては、発光素子から発する光の波長が６００〜９００［ｎｍ］のものを使用するのが一般的であり、特許文献１の第２従来例でも該範囲内の波長が６６０［ｎｍ］の光を用いている。

しかしながら、上記範囲内の波長の光では、透明板ガラスでの透過率が高いため、第１従来例のような構成では、透明板ガラスの配置有無による受光素子の受光量の差が小さいため、外的要因で誤検出したり検出不能となったりして、透明板ガラスの配置の有無を安定して検出することが難しい。

従って、第１従来例のような構成においては、光電センサ側にもミラーを設けて多重反射させ、透明板ガラスに何度も光を透過させた後に受光素子に入光させる等の手段を講じる必要があり、また第２従来例のように、偏光フィルタや特殊な反射板を用いて構成する必要があった。従って、透明板ガラスの配置有無を安定して検出するには、構成を複雑化することが強いられていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡素な構成で、ガラス部材の所定位置への配置の有無を安定して検出することができる光電センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発光する発光手段と、該発光手段から発した光を受光する受光手段とを備え、ガラス部材が所定位置に配置されることで前記発光手段からの光を該ガラス部材を介して前記受光手段に入光させ、該受光手段の受光量にて前記ガラス部材の所定位置への配置の有無を検出する光電センサであって、前記発光手段の発光波長が２５００［ｎｍ］以上に設定されるとともに、前記受光手段がその設定した波長の光を受光可能に構成されてなることをその要旨とする。

同構成によれば、発光手段の発光波長が２５００［ｎｍ］以上に設定され、それに伴って受光手段もその波長の光を受光可能に構成される。ここで、光の波長が２５００［ｎｍ］未満では、ガラス部材の透過率が略９０［％］で一定である。これに対し、本発明の検出で用いる光のように波長が２５００［ｎｍ］以上になると、ガラス部材の透過率がそれまで略９０［％］であったものが、波長が長くなるにつれて低下していく（図２参照）。これを考慮し、本発明の検出で用いる光の波長を２５００［ｎｍ］以上とすることで、ガラス部材が所定位置に配置されて発光手段からの光が該ガラス部材を介して受光手段に入光するようになると、上記した透過率の低下から受光手段の受光量は大きく低下する。そのため、ガラス部材の配置有無による受光手段の受光量の差が大きくなり、外的要因を受け難くなって誤検出や検出不能となることが防止され、ガラス部材の配置有無が安定して検出可能である。しかも、発光手段及び受光手段で用いる光の波長を２５００［ｎｍ］以上とし、その波長の変更で対応できるので、従来のように多重反射させたり、偏光フィルタや特殊な反射板を用いて構成する必要がなく、簡素な構成で対応可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光電センサにおいて、前記発光手段の発光波長が３５００［ｎｍ］以上に設定されてなることをその要旨とする。
同構成によれば、発光手段の発光波長が３５００［ｎｍ］以上に設定され、それに伴って受光手段もその波長の光を受光可能に構成される。光の波長が３５００［ｎｍ］以上ではガラス部材の透過率が略５０［％］以下まで小さくなるため、ガラス部材の配置有無による受光手段の受光量の差がより大きくなり、より安定した検出が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光電センサにおいて、前記発光手段の発光波長が４０００［ｎｍ］以上に設定されてなることをその要旨とする。
同構成によれば、発光手段の発光波長が４０００［ｎｍ］以上に設定され、それに伴って受光手段もその波長の光を受光可能に構成される。光の波長が４０００［ｎｍ］以上ではガラス部材の透過率が略２０［％］以下まで小さくなるため、ガラス部材の配置有無による受光手段の受光量の差が格段に大きくなり、より一層安定した検出が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光電センサにおいて、前記発光手段の発光波長が５０００［ｎｍ］以上に設定されてなることをその要旨とする。
同構成によれば、発光手段の発光波長が５０００［ｎｍ］以上に設定され、それに伴って受光手段もその波長の光を受光可能に構成される。光の波長が５０００［ｎｍ］以上ではガラス部材の透過率が略０［％］以下まで小さくなるため、ガラス部材の配置有無による受光手段の受光量の差が確実に大きくなり、より確実に安定した検出が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記発光手段及び前記受光手段は、それぞれ単一素子のみで構成されてなることをその要旨とする。

同構成によれば、発光手段及び受光手段をそれぞれ単一素子のみで構成したため、部品数の少ないより簡素な構成が可能となる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記受光手段の前段には、前記発光手段の発光波長に対応した光のみを通過するフィルタが備えられてなることをその要旨とする。

同構成によれば、受光手段の前段に発光手段の発光波長に対応した光のみを通過するフィルタが備えられることから、ガラス部材の配置有無の検出に関係のない光を排除でき、このことによっても安定した検出が可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の光電センサにおいて、前記発光手段は、ＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードにて構成されてなることをその要旨とする。
同構成によれば、ＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードから、波長が２５００［ｎｍ］以上の光が発光可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記発光手段から発する光を前記ガラス部材を介して反射手段にて反射させ、その反射光を再び前記ガラス部材を介して前記受光手段に入光させるべく、前記発光手段と前記受光手段とが並設されてなることをその要旨とする。

同構成によれば、発光手段からの光を反射させて受光手段に入光させる前提で発光手段と受光手段とが並設されることで、発光手段からの光が往路復路でガラス部材を２度通過して受光手段に入光するようになる。これにより、ガラス部材を通過する光の減衰が大きくなるため、このことによってもガラス部材の配置有無による受光手段の受光量の差が大きくなり、安定した検出が可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、前記発光手段と前記受光手段とは、前記ガラス部材を挟んで相互に対向配置されてなることをその要旨とする。

同構成によれば、上記のように光の波長を長く設定することでガラス部材を通過する光の減衰が大きくなるため、発光手段と受光手段とを相互に対向配置してガラス部材に光を１度通過させるだけでも、安定した検出が可能となる。

従って、本発明によれば、簡素な構成で、ガラス部材の所定位置への配置の有無を安定して検出することができる光電センサを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、液晶ガラス基板やガラスウェハ等に用いられるガラス部材としての透明板ガラス１０を検出するための本実施の形態のガラス検出装置１１である。ガラス検出装置１１は、光電センサ１２と、該光電センサ１２と対向配置される反射手段としてのミラー１３とを備えてなる。光電センサ１２は、発光素子１４と受光素子１５とを有しており、発光素子１４からの光をミラー１３の反射面１３ａにて反射させて受光素子１５に入光させる前提で並設されてなる。

また、光電センサ１２において、発光素子１４は、本実施の形態では発光波長が１６００〜４９００［ｎｍ］（１．６〜４．９［μｍ］）の赤外光を発光可能な例えばＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードにて構成されている。ここで、本実施の形態では、発光波長が２０００［ｎｍ］未満の赤外光を「近赤外光」、２０００〜５０００［ｎｍ］の赤外光を「中赤外光」、５０００［ｎｍ］以上の赤外光を「遠赤外光」と定義する。本実施の形態の発光素子１４は、一部の近赤外光を含む主として中赤外光を発光可能に構成されている。尚、発光素子１４は、例えば該素子１４を駆動する駆動回路（図示略）の出力電流に応じて波長が変更されるようになっている。

これに対し、受光素子１５は、発光素子１４から発する光の波長に対応した素子が用いられ、該素子１４からの光を受光可能に構成されている。受光素子１５は、本実施の形態ではＰｂＳｅ受光素子にて構成されている。そして、受光素子１５の特性上、該素子１５にて最大感度が得られる波長付近で発光素子１４が発光するように、本実施の形態では例えば波長４０００［ｎｍ］付近に設定されている。

このような構成のガラス検出装置１１は、透明板ガラス１０の搬送装置（図示略）等に取り付けられ、透明板ガラス１０が該検出装置１１の検出位置を通過したか否かを検出する。この場合、ガラス検出装置１１は、光電センサ１２とミラー１３との間の光路に対して直交する方向に透明板ガラス１０が搬送されるように取り付けられる。

透明板ガラス１０がガラス検出装置１１の検出位置に配置されていない場合には、光電センサ１２における発光素子１４からの光がミラー１３に直接入光し、ミラー１３からの反射光が受光素子１５に直接入光する。従って、光電センサ１２とミラー１３との間で殆ど光が減衰することがなく、受光素子１４の受光量が最大値となる（図３参照）。

一方、透明板ガラス１０がガラス検出装置１１の検出位置に配置されると、光電センサ１２における発光素子１４からの光が往路復路で透明板ガラス１０を２度通過して受光素子１５に入光するようになる。

この場合、本実施の形態において発光素子１５から発せられる波長４０００［ｎｍ］付近の光（赤外光）は、図２に示すように、透明板ガラス１０の透過率が２０［％］程度である。しかも本実施の形態では、ミラー１３を用いて透明板ガラス１０を２度通過させて受光素子１５に入光させる構成のため、発光素子１４から発せられる光の大部分は透明板ガラス１０に吸収されて減衰し、受光素子１５の受光量が発光素子１４の発光量に対して数％程度まで大きく低減されることになる。

従って、図３に示すように、透明板ガラス１０がガラス検出装置１１の検出位置に配置された場合（図３中、ガラス有り）では、そうでない場合（図３中、ガラス無し）と比べて、受光素子１５の受光量に格段の差が生じる。因みに、図３にて破線で示すように、波長が６００〜９００［ｎｍ］の光を用いる従来の形態では、受光量の差が小さい。これにより、本実施の形態のガラス検出装置１１では、外的要因を受け難くなって誤検出や検出不能となることを防止できるため、透明板ガラス１０の配置の有無が安定して検出することが可能となっている。

次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施の形態では、発光素子１４の発光波長が２５００［ｎｍ］以上の４０００［ｎｍ］付近に設定され、それに伴って受光素子１５もその波長の光を受光可能に構成されている。図２に示すように、光の波長が２５００［ｎｍ］未満では、透明板ガラス１０の透過率が略９０［％］で一定である。これに対し、波長が２５００［ｎｍ］以上になると、透明板ガラス１０の透過率がそれまで略９０［％］であったものが、波長が長くなるにつれて低下していく。特に本実施の形態のように、波長が４０００［ｎｍ］付近では、透明板ガラス１０の透過率が略２０［％］程度まで小さくなる。そのため、本実施の形態の検出に用いる光の波長を４０００［ｎｍ］以上とすることで、透明板ガラス１０が所定位置に配置されて発光素子１４からの光が該ガラス１０を介して受光素子１５に入光するようになると、上記した透過率の低下から受光素子１５の受光量は大きく低下する。そのため、透明板ガラス１０の配置有無による受光素子１５の受光量の差が大きくなり、外的要因を受け難くなって誤検出や検出不能となることが防止され、透明板ガラス１０の配置有無を安定して検出することができる。しかも、発光素子１４及び受光素子１５で用いる光の波長を４０００［ｎｍ］以上とし、その波長の変更で対応できるので、従来のように多重反射させたり、偏光フィルタや特殊な反射板を用いて構成する必要がなく、簡素な構成で対応することができる。

（２）本実施の形態では、発光する手段及び受光する手段をそれぞれ発光素子１４及び受光素子１５の単一素子のみで構成している。そのため、部品数の少ないより簡素な構成とすることができる。

（３）本実施の形態の発光素子１４は、ＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードにて構成されている。そのため、ＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードから、波長が１６００〜４９００［ｎｍ］の主として中赤外光を発光することができる。

（４）本実施の形態のガラス検出装置１１は、光電センサ１２において発光素子１４と受光素子１５とが並設され、発光素子１４から発する光を透明板ガラス１０を介してミラー１３にて反射させ、その反射光を再び透明板ガラス１０を介して受光素子１５に入光させるように構成されている。そのため、発光素子１４からの光が往路復路で透明板ガラス１０を２度通過して受光素子１５に入光するようになる。これにより、透明板ガラス１０を通過する光の減衰が大きくなるため、このことによっても透明板ガラス１０の配置有無による受光素子１５の受光量の差が大きくなり、安定した検出行うことができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、発光素子１４の発光波長を４０００［ｎｍ］付近に設定したが、図２に示すように、波長が２５００［ｎｍ］以上では透明板ガラス１０の透過率が低下していくため、波長が２５００［ｎｍ］以上であれば、十分な効果を期待できる。

特に、波長が３５００［ｎｍ］以上では透明板ガラス１０の透過率が略５０［％］以下まで小さくなるため、透明板ガラス１０の配置有無による受光素子１５の受光量の差がより大きくなり、より安定した検出が可能となる。

また、上記実施の形態を含む波長が４０００［ｎｍ］以上では透明板ガラス１０の透過率が略２０［％］以下まで小さくなるため、透明板ガラス１０の配置有無による受光素子１５の受光量の差が格段に大きくなり、より一層安定した検出が可能となる。

また、波長が５０００［ｎｍ］以上では透明板ガラス１０の透過率が略０［％］以下まで小さくなるため、透明板ガラス１０の配置有無による受光素子１５の受光量の差が確実に大きくなり、より確実に安定した検出が可能となる。

因みに、設定した波長の光に応じた発光素子及びその設定した波長の光を受光可能な受光素子を用いて対応する必要がある。
また、上記のように発光素子単体でなく、発光素子とその後段に波長変換手段を設け、発光素子及び波長変換手段の組み合わせで、波長が２５００［ｎｍ］以上の光を生成してもよい。

・上記実施の形態では、光電センサ１２において発光素子１４と受光素子１５とを並設し、ミラー１３にて発光素子１４からの光を反射させて受光素子１５に入光させるようにガラス検出装置１１を構成した。ガラス検出装置１１の構成はこれに限定されるものではなく、例えば図４のように変更してもよい。

即ち、図４では、光電センサ１２を第１，第２センサ部１２ａ，１２ｂと二分し、第１センサ部１２ａに発光素子１４を、第２センサ部１２ｂに受光素子１５をそれぞれ設け、両素子１４，１５を相互に対向配置させた。この場合、発光素子１４と受光素子１５との間の光路に対して直交する方向に透明板ガラス１０が搬送される。また、この形態では、ミラー１３は省略される。そして、この形態においても上記実施の形態と同様に、検出に用いる光の波長を４０００［ｎｍ］付近に設定する。これにより、上記実施の形態のように光の波長を長く設定することで透明板ガラス１０を通過する光の減衰が大きくなるため、発光素子１４と受光素子１５とを相互に対向配置して透明板ガラス１０に光を１度通過させるだけでも、安定した検出を行うことができる。

・上記実施の形態では、ミラー１３からの反射光を受光素子１５に直接入光させたが、例えば図４に破線にて示すように、受光素子１５の前段に、発光素子１４の発光波長に対応した光のみを通過するフィルタ１６を備えもよい。因みに、図１に示す上記実施の形態の受光素子１５の前段にフィルタ１６を備えもよい。

このようにすれば、フィルタ１６にて透明板ガラス１０の配置有無の検出に関係のない光を排除して受光素子１５に入光できるため、このことによっても安定した検出を行うことが可能となる。

・上記実施の形態では、透明板ガラス１０、即ち透明で板状のガラス部材を検出対象としたが、これに限定されるものではなく、例えば有色コーティングされたガラス部材や、立方体形状等、板状でないガラス部材であってもよい。

本実施の形態におけるガラス検出装置を示す概略構成図である。 波長に対する受光量の変化を説明する説明図である。 透明板ガラスの配置有無に対して受光量の変化を説明する説明図である。 別例におけるガラス検出装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１０…ガラス部材としての透明板ガラス、１２…光電センサ、１３…反射手段としてのミラー、１４…発光手段を構成する発光素子、１５…受光手段を構成する受光素子、１６…フィルタ。

Claims (9)

1. 発光する発光手段と、該発光手段から発した光を受光する受光手段とを備え、ガラス部材が所定位置に配置されることで前記発光手段からの光を該ガラス部材を介して前記受光手段に入光させ、該受光手段の受光量にて前記ガラス部材の所定位置への配置の有無を検出する光電センサであって、
   前記発光手段の発光波長が２５００［ｎｍ］以上に設定されるとともに、前記受光手段がその設定した波長の光を受光可能に構成されてなることを特徴とする光電センサ。
2. 請求項１に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段の発光波長が３５００［ｎｍ］以上に設定されてなることを特徴とする光電センサ。
3. 請求項２に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段の発光波長が４０００［ｎｍ］以上に設定されてなることを特徴とする光電センサ。
4. 請求項３に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段の発光波長が５０００［ｎｍ］以上に設定されてなることを特徴とする光電センサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段及び前記受光手段は、それぞれ単一素子のみで構成されてなることを特徴とする光電センサ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
   前記受光手段の前段には、前記発光手段の発光波長に対応した光のみを通過するフィルタが備えられてなることを特徴とする光電センサ。
7. 請求項５又は６に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段は、ＧａＳｂ−ＩｎＡｓ赤外発光ダイオードにて構成されてなることを特徴とする光電センサ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段から発する光を前記ガラス部材を介して反射手段にて反射させ、その反射光を再び前記ガラス部材を介して前記受光手段に入光させるべく、前記発光手段と前記受光手段とが並設されてなることを特徴とする光電センサ。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電センサにおいて、
   前記発光手段と前記受光手段とは、前記ガラス部材を挟んで相互に対向配置されてなることを特徴とする光電センサ。

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