JP2010080492A - フォトインタラプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 検出対象物ＯＢが細いものであっても精度良く検出する。
【解決手段】 レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながらミラー１４に入射して反射する。ミラー１４で反射したレーザ光は、光開口３ａを通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂを通過してミラー１６に入射する。ミラー１６に入射したレーザ光は、反射し凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、レーザ光を受光し、受光した光の強度に応じた受光信号を出力する。従って、検出対象物ＯＢがレーザ光の収束位置を通過すると、受光信号に大きな変化が得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光出射源と光検出器とを備え、光出射源と光検出器との間の光路を物体が横切ったときに光検出器の出力信号が変化することで物体の有無を判定するフォトインタラプタに関する。

従来から、この種のフォトインタラプタは、例えば、特許文献１に示すように、光出射源と、光出射源から出射された光を検出する光検出器とを向かい合わせて備え、光出射源と光検出器とあいだに検出対象物体（以下、単に対象物と呼ぶ）が通過する検出通路が設けられている。検出通路内を対象物が通過すると、光出射源から出射された光が対象物によって遮られ光検出器の出力信号が変化する。フォトインタラプタは、光検出器の出力信号が変化することにより、対象物の通過を検出できるように構成されている。こうしたフォトインタラプタは、光出射源から出射される光を平行光にして検出通路に出射し、検出通路から入射される光を集光して光検出器に入射させるような構造になっている。
特開平５−８２８３２号公報

しかしながら、対象物が平行光を遮る大きさのものであれば、対象物を精度良く検出できるが、対象物が針状の細いものであると、全体の光量に対して遮られる光量の割合が小さいため、対象物が検出通路を通過しても光検出器の出力信号の変化が得られにくく対象物を検出できないことがある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、検出対象物体が細いものであっても精度良く検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を受光して受光信号を出力する光検出器と、前記レーザ光源から前記光検出器までのレーザ光の光路の途中に設けられ、検出対象物が前記レーザ光を横切る通路となる検出通路とを備え、前記光検出器が出力する受光信号に基づいて前記検出対象物を検出できるようにしたフォトインタラプタであって、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を、前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第１のレンズと、前記第１のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を収束させて前記光検出器に受光させる第２のレンズとを備えたことにある。

本発明においては、レーザ光源から出射されたレーザ光は、第１のレンズを通って検出通路内の通路幅中央位置にて収束する。収束したレーザ光は、その後拡散するが第２のレンズを通って収束し光検出器に受光される。検出対象物は、検出通路の中央（通路幅中央）を通過する。従って、レーザ光の収束位置（ビーム径が最も小さくなった位置）は、検出対象物の通過ルート上あるいはその近傍となる。このため、検出対象物が細い棒状体であっても、検出対象物が検出通路を通過したときには、レーザ光の大部分が検出対象物により遮られ、光検出器の出力する受光信号が大きく変化する。この結果、細い検出対象物を精度良く検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記検出通路内に複数本のレーザ光を間隔をあけて通過させるとともに、前記複数本のレーザ光の光路を１つの直列光路で形成する光路形成手段と、前記複数本のレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させるための第３のレンズとを備えたことにある。

本発明においては、検出通路内に複数本のレーザ光が間隔をあけて通過する。この複数本のレーザ光の光路は、光路形成手段により１つの直列光路で形成されている。検出通路内に複数本のレーザ光を通過させる場合、第１のレンズだけでは、全てのレーザ光を検出通路内の通路幅中央位置に収束させることができない。そこで、第１のレンズでは収束させることができない残りのレーザを第３のレンズにより検出通路内の通路幅中央位置で収束させる。

こうした構成では、検出対象物が細い棒状体であり、しかも、検出対象物が斜めに傾いて検出通路を通過した場合であっても、何れかのレーザ光が遮られる確率が高くなる。また、検出通路内を通過する複数本のレーザ光の光路は、１つの直列光路で形成されているため、１本でもレーザ光が遮られれば、光検出器の受光信号が大きく変化する。従って、本発明では、検出対象物の通過位置精度が悪くても良好に検出対象物を検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を収束させる第４のレンズを備えたことにある。

本発明においては、第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を第４のレンズにより収束させるため、レーザ光を光検出器に適切に受光させることができる。尚、第３のレンズ、第４のレンズは、検出通路内に通過させるレーザ光の本数に応じて適宜の数だけ設ければよい。

また、本発明の他の特徴は、前記光路形成手段は、少なくともミラーまたはビームスプリッタを光反射素子として複数備えて、前記複数の光反射素子によりレーザ光の進行方向を変えて前記検出通路内に複数本のレーザ光を通過させ、前記第３のレンズと前記第４のレンズとは、前記検出通路を隔てて互いに向かい合うように配置されることにある。

本発明によれば、簡単に検出通路内に複数本のレーザ光を直列光路にて通過させるとともに検出通路内の中央位置にレーザ光を収束させることができる。

また、本発明の他の特徴は、例えば、図３の例に示すように、前記第１のレンズ（１２）から前記第２のレンズ（１８）までの間のレーザ光の光路には、レーザ光を通過させることによりレーザ光の偏光方向を９０°変化させる偏光方向変化素子（２２）と、前記偏光方向変化素子（２２）を通過したレーザ光をレーザ光が収束する前に進行方向を変える第１のミラー（１４）と、前記第１のミラー（１４）により進行方向を変えられたレーザ光を前記検出通路内でレーザ光が収束した後に進行方向を変える第２のミラー（１６）と、前記第２のミラー（１６）により進行方向を変えられたレーザ光を入射し、レーザ光の偏光方向に応じて前記入射したレーザ光を反射またはそのまま透過させる第１の偏光ビームスプリッタ（２４）と、前記第１の偏光ビームスプリッタ（２４）により反射したレーザ光を入射して前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第３のレンズ（２６）と、前記第３のレンズ（２６）により収束した後に拡散するレーザ光を入射して収束させる第４のレンズ（２８）と、前記第４のレンズ（２８）を通過した後のレーザ光を反射するとともに前記第１のレンズ（１２）を通過した後のレーザ光をそのまま透過して、前記第４のレンズ（２８）を通過した後のレーザ光の進行方向と前記第１のレンズ（１２）を通過した後のレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第２の偏光ビームスプリッタ（３０）とを備え、前記第１のレンズ（１２）および前記第４のレンズ（２８）は、前記第１のミラー（１４）と前記第２のミラー（１６）との間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、前記第１の偏光ビームスプリッタ（２４）は、前記偏光方向変化素子（２２）を２回通過したレーザ光をそのまま透過して前記第２のレンズ（１８）に入射させることにある。

本発明によれば、検出通路内に２本のレーザ光を間隔をあけて通過させ、しかも、その２本のレーザ光を検出通路の中央で収束させることができる。また、レーザ光の光路を部分的に共通化しているため、本体サイズをコンパクトにすることができる。

また、本発明の他の特徴は、例えば、図４の例に示すように、前記第１のレンズ（１２）と前記第２のレンズ（１８）までの間のレーザ光の光路には、レーザ光を通過させることによりレーザ光の偏光方向を９０°変化させる偏光方向変化素子（２２）と、前記偏光方向変化素子（２２）を通過したレーザ光が収束する前にレーザ光を入射してレーザ光の偏光方向に応じて反射または透過させる第１の偏光ビームスプリッタ（３２）と、前記第１の偏光ビームスプリッタ（３２）を透過したレーザ光をレーザ光が収束する前に進行方向を変える第１のミラー（１４）と、前記第１のミラー（１４）により進行方向を変えられたレーザ光を前記検出通路内でレーザ光が収束した後に進行方向を変える第２のミラー（１６）と、前記第１の偏光ビームスプリッタ（３２）により反射したレーザ光をレーザ光が収束した後に入射して反射するとともに、前記第２のミラー（１６）により進行方向を変えられたレーザ光をそのまま透過して、前記第１の偏光ビームスプリッタ（３２）により反射したレーザ光の進行方向と前記第２のミラー（１６）により進行方向を変えられたレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第２の偏光ビームスプリッタ（３４）と、前記第２の偏光ビームスプリッタ（３４）を反射したレーザ光と透過したレーザ光とを入射し、レーザ光の偏光方向に応じて前記入射したレーザ光を反射またはそのまま透過させる第３の偏光ビームスプリッタ（２４）と、前記第３の偏光ビームスプリッタ（２４）により反射したレーザ光を入射して前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第３のレンズ（２６）と、前記第３のレンズ（２６）により収束した後に拡散するレーザ光を入射して収束させる第４のレンズ（２８）と、前記第４のレンズ（２８）を通過した後のレーザ光を反射するとともに前記第１のレンズ（１２）を通過した後のレーザ光をそのまま透過して、前記第４のレンズ（２８）を通過した後のレーザ光の進行方向と前記第１のレンズ（１２）を通過した後のレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第４の偏光ビームスプリッタ（３０）とを備え、前記第１のレンズ（１２）は、前記第１のビームスプリッタ（３２）と第２のビームスプリッタ（３４）との間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、前記第４のレンズ（２８）は、前記第１のミラー（１４）と前記第２のミラー（１６）との間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、前記第３の偏光ビームスプリッタ（２４）は、前記偏光方向変化素子（２２）を２回通過したレーザ光をそのまま透過して前記第２のレンズ（１８）に入射させることにある。

本発明によれば、検出通路内に３本のレーザ光を間隔をあけて通過させ、しかも、その３本のレーザ光を検出通路の中央で収束させることができる。また、レーザ光の光路を部分的に共通化しているため、本体サイズをコンパクトにすることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記検出通路内に複数本のレーザ光を間隔をあけて通過させるとともに、前記複数本のレーザ光の光路を並列に形成する光路形成手段と、前記複数本のレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させるための第３のレンズとを備えたことにある。

本発明においては、検出通路内に複数本のレーザ光が間隔をあけて通過する。この複数本のレーザ光の光路は、光路形成手段により並列に形成されている。検出通路内に複数本のレーザ光を通過させる場合、第１のレンズだけでは、全てのレーザ光を検出通路内の通路幅中央位置に収束させることができない。そこで、第１のレンズでは収束させることができない残りのレーザ光を第３のレンズにより検出通路内の通路幅中央位置で収束させる。

複数本のレーザ光の光路が並列に形成されているため、光検出器の受光信号は、検出対象物によって遮られたレーザ光の本数に応じた出力となる。従って、光検出器の受光信号から、検出対象物の長さを検出することができる。例えば、複数のレーザ光を、検出対象物の長さ方向に間隔をあけて検出通路内を通過させるように光路を形成しておけば、短尺の検出対象物に比べて長尺の検出対象物のほうが、検出通路を通過したときに遮るレーザ光の本数が多くなり、光検出器の受光信号の出力（光の強度に相当する）が低くなる。これにより、本発明によれば、検出対象物の有無だけでなく、その長さをも検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光の拡散度合いを調整する第４のレンズを備えたことにある。

本発明においては、第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光の拡散度合いを第４のレンズにより調整するため、レーザ光を光検出器に適切に受光させることができる。尚、第３のレンズ、第４のレンズは、検出通路内に通過させるレーザ光の本数に応じて適宜の数だけ設ければよい。

本発明の他の特徴は、前記光路形成手段は、前記第１のレンズを通過したレーザ光を分割する光学素子と、前記分割されたレーザ光のそれぞれを前記検出通路内に導く光学素子と、分割されたレーザ光を集合させて前記第２のレンズに入射させる光学素子とを備え、前記第３のレンズと前記第４のレンズとは、前記検出通路を隔てて互いに向かい合うように配置されることにある。

本発明においては、簡単に検出通路内に複数本のレーザ光を並列光路にて通過させるとともに検出通路内の中央位置にレーザ光を収束させることができる。また、本体サイズをコンパクトにすることができる。尚、光学素子は、複数の機能を備えたものを用いることができる。例えば、ビームスプリッタを用いれば、レーザ光の分割と、レーザ光の検出通路への誘導とを同時に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るフォトインタラプタの概略斜視図、図２は、第１実施形態に係るフォトインタラプタの光学系構成図である。フォトインタラプタ１００は、正面視コの字状のケーシング２を備え、このケーシング２内に複数の光学系素子が配置される。ケーシング２は、右ケーシング２ａと、左ケーシング２ｂと、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとを間隔をあけて平行に向かい合わせて支持する基部ケーシング２ｃとからなり、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとの間の空間領域が対象物ＯＢを検出するための検出通路Ａとなっている。検出通路Ａの上方は、開放されている。

右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとには、それぞれ互いに向かい合う面に、光が通過する光開口３ａ、３ｂが穿設されている。対象物ＯＢは、例えば、直径２ｍｍ、長さ３０ｍｍの細い棒状体である。対象物ＯＢは、キャリアＣに連結され、検出通路Ａの通路幅中央位置、つまり、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとの間の距離を通路幅として、その通路幅の略中央位置を図面矢印方向（光開口３ａ、３ｂを結ぶ光路に直交する方向）に通過するように運ばれる。

次に、フォトインタラプタ１００の光学系素子について説明する。フォトインタラプタ１００は、図２に示すように、右ケーシング２ａ内にレーザ光源１０，凸レンズ１２，ミラー１４を備えており、左ケーシング２ｂ内にミラー１６，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０を備えている。レーザ光源１０は、図示しないレーザ駆動装置からの駆動信号によりレーザ光を出射する。レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながらミラー１４に入射して反射する。ミラー１４で反射したレーザ光は、光開口３ａを通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの通路幅中央位置（以下、単に中央位置と呼ぶ）で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂを通過してミラー１６に入射する。レーザ光は、ミラー１６で反射し、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、レーザ光を受光し、受光した光の強度に応じた受光信号を出力する。

フォトインタラプタ１００は、受光信号を出力する外部出力端子(図示略）を備えており、外部出力端子から信号線を介してコンパレータ等の判定回路(図示略）に受光信号が出力されるようになっている。判定回路は、フォトディテクタ２０の出力値と予め設定した判定値とを比較し、受光した光の強度が判定強度を下回ったときに、検出通路Ａを対象物ＯＢが通過したと判定する。

このように構成されたフォトインタラプタ１００は、凸レンズ１２によりレーザ光を検出通路Ａの中央位置で収束させ、この収束位置に対象物ＯＢを通過させる。従って、レーザ光の光路を対象物ＯＢが横切ったとき、レーザ光全体が対象物ＯＢにより遮られるため、フォトディテクタ２０の出力する受光信号が大きく変化する。これにより細い対象物ＯＢの通過を精度良く検出することができる。

ここで、レーザ光の収束位置におけるビーム径の大きさについて述べる。レーザ光の波長をλ、凸レンズ１２の開口数をＮＡとすると、収束位置におけるビーム径はλ／ＮＡとして計算することができる。例えば、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の波長λを７８０ｎｍ、凸レンズ１２の開口数ＮＡを０．１とした場合には、収束位置におけるビーム径は、７．８μｍとなる。また、焦点深度は、λ／ＮＡ²として計算できるため、この例では７８μｍとなる。従って、直径２ｍｍという細い対象物ＯＢであっても、レーザ光を確実に遮断することができる。この結果、対象物ＯＢの形状が細い棒状（針状）であっても、フォトディテクタ２０の出力する受光信号の大きな変化を得ることができ、対象物ＯＢの通過を精度良く検出することができる。

尚、凸レンズ１２が本発明の第１のレンズに相当し、凸レンズ１８が本発明の第２のレンズに相当する。

次に、第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係るフォトインタラプタの光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０１は、検出通路Ａに２本のレーザ光を通過させて、対象物ＯＢを検出するものである。従って、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとにはそれぞれ２つの光開口３ａ１，３ａ２と３ｂ１，３ｂ２とが互いに向かい合うように形成されている。右ケーシング２ａ内には、レーザ光源１０，凸レンズ１２，偏光ビームスプリッタ３０，１／２波長板２２，ミラー１４，凸レンズ２８が設けられる。左ケーシング２ｂ内には、ミラー１６，偏光ビームスプリッタ２４，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０，凸レンズ２６が設けられる。

レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０の透過軸は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の偏光面と同じ方向に設定されており、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ３０をそのまま透過して１／２波長板２２に入射する。レーザ光は、１／２波長板２２を通過して、その偏光面の方向を９０°変化させる。１／２波長板２２を通過したレーザ光は、ミラー１４で反射し、光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１６に入射する。

ミラー１６に入射したレーザ光は、反射して偏光ビームスプリッタ２４に入射する。偏光ビームスプリッタ２４の透過軸は、偏光ビームスプリッタ３０の透過軸と同じ方向に設定されている。従って、１／２波長板２２を１回通過したレーザ光は、その偏光面の向きが偏光ビームスプリッタ２４の透過軸の向きと９０°異なるため偏光ビームスプリッタ２４で反射する。偏光ビームスプリッタ２４で反射したレーザ光は、凸レンズ２６を通過してビーム径を狭くしながら左ケーシングの光開口３ｂ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら右ケーシング２ａの光開口３ａ２を通過して、凸レンズ２８を通過する。従って、検出通路Ａには、２本のレーザ光が上下（対象物ＯＢの長さ方向）に所定の間隔をあけて平行に通過する。

凸レンズ２８を通過したレーザ光は、ビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０に入射する。この場合、レーザ光は、１／２波長板２２を通過したときに偏光面の向きが９０°変化しているため、偏光ビームスプリッタ３０で反射する。偏光ビームスプリッタ３０で反射したレーザ光は、１／２波長板２２に入射し、１／２波長板２２を通過するときに、更に、その偏光面の向きを９０°変化させる。１／２波長板２２を通過したレーザ光は、ミラー１４で反射して光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。

凸レンズ２８は、凸レンズ１２と同様に、ミラー１４とミラー１６とのあいだの検出通路Ａの中央位置で収束するように焦点距離が調整されている。このため、検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂを通過してミラー１６に入射する。

ミラー１６に入射したレーザ光は、反射して偏光ビームスプリッタ２４に入射する。このレーザ光は、１／２波長板２２を２回通過しているため、その偏光面が偏光ビームスプリッタ２４の透過軸と同じ向きになっている。従って、偏光ビームスプリッタ２４に入射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４をそのまま透過し、さらに凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、レーザ光を受光し、受光した光の強度に応じた受光信号を図示しない外部機器の判定回路に出力する。

このように構成されたフォトインタラプタ１０１は、検出通路Ａ内に２本のレーザ光を所定間隔あけて通過させ、しかも、凸レンズ１２，２６，２８により各レーザ光を検出通路Ａにおける中央位置で収束させるようにしている。また、２本のレーザ光の収束位置は、対象物ＯＢの向きと同じ鉛直方向に配置される。

従って、第２実施形態のフォトインタラプタ１０１は、第１実施形態と同様に、細い対象物ＯＢを精度良く検出でき、しかも、対象物ＯＢが傾いて検出通路Ａ内を通過した場合であっても、少なくとも一方のレーザ光の収束位置で対象物ＯＢがレーザ光を十分に遮るようになるため、更に、対象物ＯＢの検出精度が向上する。また、上述したような光路を形成することで、フォトインタラプタ１０１の大きさをコンパクトに維持して、検出通路Ａ内にレーザ光を２回収束させることができる。

尚、この第２実施形態は、本発明の請求項５に対応しており、凸レンズ１２が本発明の第１のレンズに相当し、凸レンズ１８が本発明の第２のレンズに相当し、１／２波長板２２が本発明の偏光方向変化素子に相当し、ミラー１４が本発明の第１のミラーに相当し、ミラー１６が本発明の第２のミラーに相当し、偏光ビームスプリッタ２４が本発明の第１の偏光ビームスプリッタに相当し、凸レンズ２６が本発明の第３のレンズに相当し、凸レンズ２８が本発明の第４のレンズに相当し、偏光ビームスプリッタ３０が本発明の第２の偏光ビームスプリッタに相当する。

次に、第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係るフォトインタラプタの光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０２は、検出通路Ａに３本のレーザ光を通過させて、対象物ＯＢを検出するものである。従って、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとにはそれぞれ２つの光開口３ａ１，３ａ２，３ａ３と３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３とが互いに向かい合うように縦一列に形成されている。右ケーシング２ａ内には、レーザ光源１０，凸レンズ１２，偏光ビームスプリッタ３０，１／２波長板２２，偏光ビームスプリッタ３２，ミラー１４，凸レンズ２８が設けられる。左ケーシング２ｂ内には、ミラー１６，偏光ビームスプリッタ３４，偏光ビームスプリッタ２４，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０，凸レンズ２６が設けられる。つまり、第３実施形態のフォトインタラプタ１０２は、第２実施形態のフォトインタラプタ１０１に対して、偏光ビームスプリッタ３２と偏光ビームスプリッタ３４とを追加した構成となっている。

レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０の透過軸は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の偏光面と同じ方向に設定されおり、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ３０をそのまま透過して１／２波長板２２に入射する。レーザ光は、１／２波長板２２を通過して、その偏光面の方向を９０°変化させる。１／２波長板２２を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ３２に入射する。偏光ビームスプリッタ３２は、その透過軸が偏光ビームスプリッタ３０の透過軸と同じ向きに設けられている。このため１／２波長板２２を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ３２で反射する。偏光ビームスプリッタ３２で反射したレーザ光は、光開口３ａ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ２を通過して偏光ビームスプリッタ３４に入射する。偏光ビームスプリッタ３４は、その透過軸が偏光ビームスプリッタ３０の透過軸と同じ向きに設けられている。従って、１／２波長板２２を１回通過したレーザ光は、その偏光面の向きが偏光ビームスプリッタ３４の透過軸の向きと９０°異なるため偏光ビームスプリッタ３４で反射する。

偏光ビームスプリッタ３４で反射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。偏光ビームスプリッタ２４は、その透過軸が偏光ビームスプリッタ３４の透過軸と同じ向きに設定されている。従って、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４においても反射する。偏光ビームスプリッタ２４で反射したレーザ光は、凸レンズ２６を通過してビーム径を狭くしながら左ケーシングの光開口３ｂ３を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら右ケーシング２ａの光開口３ａ３を通過して、凸レンズ２８を通過する。

凸レンズ２８を通過したレーザ光は、ビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０に入射する。この場合、レーザ光は、１／２波長板２２を通過したときに偏光面の向きが９０°変化しているため、偏光ビームスプリッタ３０で反射する。偏光ビームスプリッタ３０で反射したレーザ光は、１／２波長板２２に入射し、１／２波長板２２を通過するときに、更に、その偏光面の向きを９０°変化させる。１／２波長板２２を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ３２に入射する。この場合、レーザ光の偏光面の方向が、偏光ビームスプリッタ３２の透過軸の方向と同じになるため、レーザ光は偏光ビームスプリッタ３２をそのまま透過する。

偏光ビームスプリッタ３２を透過したレーザ光は、ミラー１４で反射して光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１６に入射する。従って、検出通路Ａには、所定間隔をあけて上下に３本のレーザ光が平行に通過する。

ミラー１６に入射したレーザ光は、反射して偏光ビームスプリッタ３４に入射する。この場合、レーザ光は、その偏光面が偏光ビームスプリッタ３４の透過軸と同じ向きになっているため、偏光ビームスプリッタ３４をそのまま透過し、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。偏光ビームスプリッタ２４は、その透過軸が偏光ビームスプリッタ３４と同じ向きになっているためレーザ光をそのまま透過する。偏光ビームスプリッタ２４を透過したレーザ光は、さらに凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、レーザ光を受光し、受光した光の強度に応じた受光信号を図示しない外部機器の判定回路に出力する。

このように構成されたフォトインタラプタ１０２は、検出通路Ａ内に３本のレーザ光を所定間隔あけて通過させ、しかも、凸レンズ１２，２６，２８により各レーザ光を検出通路Ａにおける中央位置で収束させるようにしている。この場合、凸レンズ２８により、ミラー１４とミラー１６との間の光路にてレーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させ、凸レンズ１２により、偏光ビームスプリッタ３２と偏光ビームスプリッタ３４との間の光路にてレーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させ、凸レンズ２６により、その光軸上にてレーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させる。これにより、３本のレーザ光の収束する部分は、検出通路Ａの中央位置で同一鉛直線上に配置される。

従って、第３実施形態のフォトインタラプタ１０２は、対象物ＯＢが傾いて検出通路Ａ内を通過した場合であっても、少なくとも一つのレーザ光の収束位置で対象物ＯＢがレーザ光を十分に遮るようになるため、更に、対象物ＯＢの検出精度が向上する。また、上述したような光路を形成することで、フォトインタラプタ１０２の大きさをコンパクトに維持して、検出通路Ａ内にレーザ光を３回収束させることができる。

尚、この第３実施形態は、本発明の請求項６に対応しており、凸レンズ１２が本発明の第１のレンズに相当し、凸レンズ１８が本発明の第２のレンズに相当し、１／２波長板２２が本発明の偏光方向変化素子に相当し、偏光ビームスプリッタ３２が本発明の第１の偏光ビームスプリッタに相当し、ミラー１４が本発明の第１のミラーに相当し、ミラー１６が本発明の第２のミラーに相当し、偏光ビームスプリッタ３４が本発明の第２の偏光ビームスプリッタに相当し、偏光ビームスプリッタ２４が本発明の第３の偏光ビームスプリッタに相当し、凸レンズ２６が本発明の第３のレンズに相当し、凸レンズ２８が本発明の第４のレンズに相当し、偏光ビームスプリッタ３０が本発明の第４の偏光ビームスプリッタに相当する。

次に、検出通路Ａに２本のレーザ光を通過させるフォトインタラプタの変形例について説明する。図５は第１変形例としてのフォトインタラプタ１０３の光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０３は、右ケーシング２ａ内にレーザ光源１０，凸レンズ１２，偏光ビームスプリッタ３０，１／２波長板２２，ミラー１６，凸レンズ２８を備え、左ケーシング２ｂ内に偏光ビームスプリッタ２４，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０，凸レンズ２６，ミラー１４を備えている。

フォトインタラプタ１０３においては、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０、１／２波長板２２を通過し、光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過して偏光ビームスプリッタ２４に入射する。レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４で反射し、凸レンズ２６を通過する。凸レンズを通過したレーザ光は、ビーム径を狭くしながらミラー１４で反射し、光開口３ｂ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら右ケーシング２ａの光開口３ａ２を通過してミラー１６に入射する。

ミラー１６に入射したレーザ光は、反射して凸レンズ２８を通過しビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ３０に入射する。この場合、レーザ光は、先に１／２波長板２２を通過したことから、その偏光面が偏光ビームスプリッタ３０の透過軸の方向に対して９０°異なっているため、偏光ビームスプリッタ３０で反射する。偏光ビームスプリッタ３０で反射したレーザ光は、１／２波長板２２を通過し、光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過して偏光ビームスプリッタ２４に入射する。この場合、レーザ光は、再度１／２波長板２２を通過したことから、その偏光面が偏光ビームスプリッタ２４の透過軸と同じ方向に向いているため、偏光ビームスプリッタ２４をそのまま透過し、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。

このように構成されたフォトインタラプタ１０３は、第２実施形態のフォトインタラプタ１０１と同様に、検出通路Ａ内に中央位置で収束する２本のレーザ光を通過させるため、対象物ＯＢの検出精度が高い。

次に、検出通路に２本のレーザ光を通過させる第２変形例について説明する。図６は第２変形例としてのフォトインタラプタ１０４の光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０４は、右ケーシング２ａ内にレーザ光源１０，凸レンズ１２，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０を備え、左ケーシング２ｂ内にミラー１４，凸レンズ２６，ミラー１６を備えている。

フォトインタラプタ１０４においては、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１４で反射する。ミラー１４で反射したレーザ光は、凸レンズ２６を通過してビーム径を狭くしながらミラー１６に入射して反射する。ミラー１６で反射したレーザ光は、左ケーシング２ｂの光開口３ｂ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら右ケーシング２ａの光開口３ａ２を通過し、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。

このように構成されたフォトインタラプタ１０４は、第２実施形態のフォトインタラプタ１０１と同様に、検出通路Ａ内に中央位置で収束する２本のレーザ光を通過させるため、対象物ＯＢの検出精度が高い。

次に、検出通路に３本のレーザ光を通過させる変形例について説明する。図７は変形例としてのフォトインタラプタ１０５の光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０５は、右ケーシング２ａ内にレーザ光源１０，凸レンズ１２，ミラー１７，凸レンズ２７，ミラー１９を備え、左ケーシング２ｂ内にミラー１４，凸レンズ２６，ミラー１６，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０を備えている。

フォトインタラプタ１０５においては、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１４で反射する。ミラー１４で反射したレーザ光は、凸レンズ２６を通過してビーム径を狭くしながらミラー１６に入射して反射する。ミラー１６で反射したレーザ光は、左ケーシング２ｂの光開口３ｂ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら右ケーシング２ａの光開口３ａ２を通過してミラー１７で反射する。ミラー１７で反射したレーザ光は、凸レンズ２７を通過してビーム径を狭くしながらミラー１９に入射して反射する。ミラー１９で反射したレーザ光は、右ケーシング２ａの光開口３ａ３を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られたレーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ３を通過し、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。

このように構成されたフォトインタラプタ１０５は、第３実施形態のフォトインタラプタ１０２と同様に、検出通路Ａ内に中央位置で収束する３本のレーザ光を通過させるため、対象物ＯＢの検出精度が高い。

上述した第２実施形態、第３実施形態、および、その変形例においては、検出通路Ａを通過する複数のレーザ光の光路が１つの直列の光路で形成されているため、その複数のレーザ光のうちの１本でも対象物ＯＢが遮れば、フォトディテクタ２０への光路が遮断される。従って、例えば、対象物ＯＢが通路幅方向に傾いた状態で検出通路Ａを通過した場合でも、良好に対象物ＯＢを検出することができる。

これに対して、以下に説明する第４，第５実施形態においては、検出通路Ａを通過する複数のレーザ光の光路を並列の光路で形成し、対象物ＯＢにより遮られたレーザ光の本数に応じた強度でフォトディテクタの受光信号が得られるように構成して、対象物ＯＢの通過位置を判断できるようにした。

以下、第４実施形態のフォトインタラプタについて説明する。図８は、第４実施形態に係るフォトインタラプタの光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０６は、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとに、それぞれ２つの光開口３ａ１，３ａ２と３ｂ１，３ｂ２とが互いに向かい合うように形成されている。右ケーシング２ａ内には、レーザ光源１０，凸レンズ１２，ビームスプリッタ４０，１／２波長板４２，ミラー１４，凸レンズ４６が設けられる。左ケーシング２ｂ内には、ミラー１６，偏光ビームスプリッタ４４，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０，凸レンズ４８が設けられる。

レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながらビームスプリッタ４０に入射する。ビームスプリッタ４０に入射したレーザ光は、その強度が略半分ずつになるように２分割され、半分が透過し残り半分が反射する。以下、ビームスプリッタ４０を透過したレーザ光を第１レーザ光と呼び、反射したレーザ光を第２レーザ光と呼ぶ。第１レーザ光と第２レーザ光とは並列となる光路を構成する。

ビームスプリッタ４０を透過した第１レーザ光は、１／２波長板４２を通過して、その偏光面の方向を９０°変化させる。１／２波長板４２を通過した第１レーザ光は、ミラー１４にて反射し、光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られた第１レーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１６に入射する。

ミラー１６に入射した第１レーザ光は、反射して偏光ビームスプリッタ４４に入射する。偏光ビームスプリッタ４４の透過軸は、入射した第１レーザ光の偏光面と同じ方向に向けて設けられている。従って、第１レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４４をそのまま透過し、さらに凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。

一方、ビームスプリッタ４０で反射した第２レーザ光は、凸レンズ４６を通過した後、光開口３ａ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られた第２レーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ２を通過し、凸レンズ４８を通過して偏光ビームスプリッタ４４に入射する。この場合、第２レーザ光は、その偏光面の向きが偏光ビームスプリッタ４４の透過軸の向きと９０°異なるため、偏光ビームスプリッタ４４で反射する。これにより、第２レーザ光は、第１レーザ光と合わさって、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、受光したレーザ光の強度に応じた受光信号を図示しない判定回路に出力する。

この場合、凸レンズ１２により、ミラー１４とミラー１６との間の光路にて第１レーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させ、凸レンズ４６により、その光軸上にて第２レーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させる。この結果、２本のレーザ光の収束する部分は、検出通路Ａの中央位置で同一鉛直線上に配置される。また、凸レンズ４８により第２レーザ光の拡散度合い調整するため、第１レーザ光と第２レーザ光とをフォトディテクタ２０にバランス良く受光させることができる。

このように構成されたフォトインタラプタ１０６は、細い対象物ＯＢの通過を検出できるだけでなく、対象物ＯＢの長さを判定することができる。例えば、対象物ＯＢの長さが２通りある場合、長尺対象物ＯＢＬが検出通路Ａを通過したときには、第１レーザ光と第２レーザ光との両方のレーザ光が遮られるように通過位置を設定し、短尺対象物ＯＢＳが検出通路Ａを通過したときには、第１レーザ光のみが遮られるように通過位置を設定しておく。この場合には、図９に示すように、フォトディテクタ２０により出力される受光信号の強度（例えば、電圧値）Ｖは、検出通路Ａに対象物ＯＢが通過しないときには高レベルを維持し（ａ）、検出通路Ａを短尺対象物ＯＢＳが通過したときには中レベルにまで低下し（ｂ）、検出通路Ａを長尺対象物ＯＢＬが通過したときには低レベル(ゼロレベル）にまで低下する（ｃ）。従って、対象物ＯＢの長さを判定するための閾値（判定電圧）を、高レベルと中レベルとの間となる第１判定レベルＶref1と、中レベルと低レベルとの間となる第２判定レベルＶref２とを設定したコンパレータ(図示略）を用いて、フォトディテクタ２０の出力信号レベルと２つの判定レベルＶref1，Ｖref２とを比較することにより、対象物ＯＢの通過の有無と長さを判定することができる。つまり、フォトディテクタ２０の出力信号Ｖが第２判定レベルＶref２を下回った場合に、検出通路Ａに長尺対象物ＯＢＬが通過したと判定する。また、フォトディテクタ２０の出力信号Ｖが第１判定レベルＶref1を下回り、かつ、第２判定レベルＶref２以上となっている場合に検出通路Ａに短尺対象物ＯＢＳが通過したと判定する。

また、対象物ＯＢが複数の棒状体を連結したものである場合には、その連結本数を判定することもできる。例えば、図１０に示すように、同じ形状をしたキャピラリーＯＢＣが２本連結されて移送される工程においては、このフォトインタラプタ１０６を用いることにより、キャピラリーＯＢＣの連結状態を容易に判定することができる。キャピラリーＯＢＣは、例えば、細いガラス管であって、その中に液体が入っている。そして、種類の異なる液体の入ったキャピラリーＯＢＣを連結して遠心分離器にかけることにより２液を混合できる。

こうした現場においては、キャピラリーＯＢＣの連結状態を適正に検出する必要がある。そこで、本実施形態のフォトインタラプタ１０６を用いることにより、上述したようにフォトディテクタ２０の出力信号からキャピラリーＯＢＣの有無、及び、連結状態（本数）を検出することができ、自動化に対して非常に有効なものとなる。

また、光源としてレーザ光源１０を用いているため、ＬＥＤと違って透明な対象物ＯＢに対しても光の強度が大きく変化するため、キャピラリーＯＢＣのようなガラス管を検出する場合にも好適である。

尚、この第４実施形態は、本発明の請求項９に対応しており、凸レンズ１２が本発明の第１のレンズに相当し、凸レンズ１８が本発明の第２のレンズに相当し、凸レンズ４６が本発明の第３のレンズに相当し、凸レンズ４８が本発明の第４のレンズに相当する。

次に、第５実施形態のフォトインタラプタについて説明する。図１１は、第５実施形態に係るフォトインタラプタの光学系構成図である。このフォトインタラプタ１０７は、右ケーシング２ａと左ケーシング２ｂとに、それぞれ３つの光開口３ａ１，３ａ２，３ａ３と３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３とが互いに向かい合うように形成されている。右ケーシング２ａ内には、レーザ光源１０，凸レンズ１２，偏光ビームスプリッタ５０，ビームスプリッタ５２，１／２波長板５４，ミラー１４，凸レンズ６０，凸レンズ６２が設けられる。左ケーシング２ｂ内には、ミラー１６，偏光ビームスプリッタ５６，ビームスプリッタ５８，凸レンズ１８，フォトディテクタ２０，凸レンズ６４，凸レンズ６８が設けられる。

レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、凸レンズ１２を通過してビーム径を狭くしながら偏光ビームスプリッタ５０に入射する。この偏光ビームスプリッタ５０は、入射したレーザ光を、その強度の１／３を反射し２／３を透過するように１：２に分割する。このような比でレーザ光を分割するには、レーザ光の偏光面の方向と偏光ビームスプリッタ５０の透過軸の方向とのなす角度が２６．６°になるように調整すればよい。

偏光ビームスプリッタ５０を透過したレーザ光は、ビームスプリッタ５２に入射する。ビームスプリッタ５２に入射したレーザ光は、その強度が略半分ずつになるように２分割され、半分が透過し残り半分が反射する。以下、ビームスプリッタ５２を透過したレーザ光を第１レーザ光と呼び、ビームスプリッタ５２で反射したレーザ光を第２レーザ光と呼び、偏光ビームスプリッタ５０で反射したレーザ光を第３レーザ光と呼ぶ。第１レーザ光と第２レーザ光と第３レーザ光とは並列となる光路を形成する。

ビームスプリッタ５２を透過した第１レーザ光は、１／２波長板５４を通過して、その偏光面の方向を９０°変化させる。１／２波長板４２を通過した第１レーザ光は、ミラー１４で反射し、光開口３ａ１を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られた第１レーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ１を通過してミラー１６に入射する。

ミラー１６に入射した第１レーザ光は、反射して偏光ビームスプリッタ５６に入射する。偏光ビームスプリッタ５６の透過軸の方向は、偏光ビームスプリッタ５０の透過軸の方向と９０°異なるように設けられている。従って、１／２波長板５４を通過した第１レーザ光は、その偏光面が偏光ビームスプリッタ５６の透過軸と同じ方向に向くため、偏光ビームスプリッタ５６をそのまま透過する。偏光ビームスプリッタ５６を透過した第１レーザ光は、ビームスプリッタ５８に入射する。ビームスプリッタ５８は、入射した第１レーザ光を、その強度が略半分ずつになるように２分割して、半分を透過し残り半分を反射する。従って、第１レーザ光は、その強度が半分となって凸レンズ１８に入射する。残り半分は、反射して損失となる。

次に、第２レーザ光の光路について説明する。ビームスプリッタ５２で反射した第２レーザ光は、凸レンズ６２を通過した後、光開口３ａ２を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られた第２レーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ２を通過し、凸レンズ６４を通過して偏光ビームスプリッタ５６に入射する。偏光ビームスプリッタ５６の透過軸の方向は、偏光ビームスプリッタ５０の透過軸の方向と９０°異なるように設けられているため、第２レーザ光は、偏光ビームスプリッタ５６で反射する。偏光ビームスプリッタ５６で反射した第２レーザ光は、第１レーザ光と同様に、ビームスプリッタ５８に入射し、その強度が略半分ずつになるように２分割され、半分が透過して凸レンズ１８に入射する。残り半分は、反射して損失となる

次に、第３レーザ光の光路について説明する。偏光ビームスプリッタ５０で反射した第３レーザ光は、凸レンズ６０を通過した後、光開口３ａ３を通過して検出通路Ａに送られる。検出通路Ａに送られた第３レーザ光は、検出通路Ａの中央位置で収束し、その後はビーム径を拡げながら左ケーシング２ｂの光開口３ｂ３を通過し、凸レンズ６８を通過してビームスプリッタ５８に入射する。ビームスプリッタ５８に入射した第３レーザ光は、その強度が略半分ずつになるように２分割され、半分が反射して凸レンズ１８に入射する。残り半分は、透過して損失となる。

このようにして、第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光は、ビームスプリッタ５８を透過あるいは反射して合成され、凸レンズ１８を通過してフォトディテクタ２０の受光面に集光する。フォトディテクタ２０は、受光したレーザ光の強度に応じた受光信号を図示しない判定回路に出力する。

この場合、凸レンズ１２により、ミラー１４とミラー１６との間の光路にて第１レーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させ、凸レンズ６２により、その光軸上にて第２レーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させ、凸レンズ６０により、その光軸上にて第３レーザ光を検出通路Ａの中央位置に収束させる。この結果、３本のレーザ光の収束する部分は、検出通路Ａの中央位置で同一鉛直線上に配置される。また、凸レンズ６４，凸レンズ６８により第２レーザ光、第３レーザ光の拡散度合いを調整するため、第１レーザ光と第２レーザ光と第３レーザ光とをフォトディテクタ２０にバランス良く受光させることができる。

第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光は、並列に光路を形成し、しかも、その強度がほぼ等しい。従って、検出通路Ａを通過する対象物ＯＢの長さを３通りに精度良く判定することができる。例えば、検出通路Ａを短尺の対象物ＯＢＳが通過したときには、第１レーザ光のみが対象物ＯＢＳによって遮られ、検出通路Ａを中尺の対象物ＯＢＭが通過したときには、第１レーザ光と第２レーザ光とが対象物ＯＢＭによって遮られ、検出通路Ａを長尺の対象物ＯＢＬが通過したときには、第１〜第３レーザ光が対象物ＯＢＬによって遮られるように通過位置を設定しておく。そして、フォトディテクタ２０により検出される光の強度が、通常時（対象物ＯＢの非通過時）の２／３倍に低下した場合には短尺の対象物ＯＢＳが通過したと判定でき、通常時（対象物ＯＢの非通過時）の１／３倍に低下した場合には中尺の対象物ＯＢＭが通過したと判定でき、ゼロレベルにまで低下した場合には長尺の対象物ＯＢＬが通過したと判定できる。従って、この３種類の光強度を判定する判定レベルを設定したコンパレータを用いることで、対象物ＯＢの通過だけでなく、その長さ判定をも行うことができる。

尚、この第５実施形態も、本発明の請求項９に対応しており、凸レンズ１２が本発明の第１のレンズに相当し、凸レンズ１８が本発明の第２のレンズに相当し、凸レンズ６０，凸レンズ６２が本発明の第３のレンズに相当し、凸レンズ６４，凸レンズ６８が本発明の第４のレンズに相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。例えば、第４，第５実施形態においては、レーザ光を２つあるいは３つに分割しているが、４つ以上に分割して、更に細かく長さ判定を行うようにしてもよい。また、分割したレーザ光の強度を必ずしも同一にする必要もない。また、第５実施形態においては、第４実施形態と同様に、対象物ＯＢの連結状態を判断するものに適用しても良い。

また、本実施形態においては、ミラーを使ってレーザ光を反射させているが、ビームスプリッタを使ってレーザ光を反射させるようにしてもよい。

また、本実施形態のフォトインタラプタは、上方に開放されたコの字形状であるが、その開放位置は、右方、左方、下方等、自由に設定できるものである。また、対象物ＯＢの通路を四方から囲むようにしてもよい。

また、第２〜５実施形態においては、レーザ光の収束箇所が対象物ＯＢの長さ方向に直線上に並ぶように設定されているが、必ずしも直線上に並ぶ必要はなく、検出通路内の通路幅中央位置であれば、ある程度通路幅方向にずらして配置されるものであってもよい。

第１実施形態に係るフォトインタラプタの概略斜視図である。 第１実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第２実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第３実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第２実施形態の第１変形例に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第２実施形態の第２変形例に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第３実施形態の変形例に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第４実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。 第４実施形態に係るフォトディテクタの出力信号を表すグラフである。 第４実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成とキャピラリーの連結状態とを合わせた図である。 第５実施形態に係るフォトインタラプタの光学系の構成図である。

符号の説明

２…ケーシング、１０…レーザ光源、２０…フォトディテクタ、
１２，１８，２６，２７，２８，４６，４８、６０，６２，６４，６８…凸レンズ、
１４，１６，１７，１９…ミラー、２２，４２，５４…１／２波長板、
２４，３０，３２，３４，４４，５０，５６…偏光ビームスプリッタ、
４０，５２，５８…ビームスプリッタ、
１００、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７…フォトインタラプタ、Ａ…検出通路、ＯＢ…対象物、ＯＢＣ…キャピラリー。

Claims (9)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を受光して受光信号を出力する光検出器と、
   前記レーザ光源から前記光検出器までのレーザ光の光路の途中に設けられ、検出対象物が前記レーザ光を横切る通路となる検出通路と
   を備え、前記光検出器が出力する受光信号に基づいて前記検出対象物を検出できるようにしたフォトインタラプタであって、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を、前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第１のレンズと、
   前記第１のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を収束させて前記光検出器に受光させる第２のレンズと
   を備えたことを特徴とするフォトインタラプタ。
2. 前記検出通路内に複数本のレーザ光を間隔をあけて通過させるとともに、前記複数本のレーザ光の光路を１つの直列光路で形成する光路形成手段と、
   前記複数本のレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させるための第３のレンズと
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のフォトインタラプタ。
3. 前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を収束させる第４のレンズを備えたことを特徴とする請求項２記載のフォトインタラプタ。
4. 前記光路形成手段は、少なくともミラーまたはビームスプリッタを光反射素子として複数備えて、前記複数の光反射素子によりレーザ光の進行方向を変えて前記検出通路内に複数本のレーザ光を通過させ、
   前記第３のレンズと前記第４のレンズとは、前記検出通路を隔てて互いに向かい合うように配置されることを特徴とする請求項３記載のフォトインタラプタ。
5. 前記第１のレンズから前記第２のレンズまでの間のレーザ光の光路には、
   レーザ光を通過させることによりレーザ光の偏光方向を９０°変化させる偏光方向変化素子と、
   前記偏光方向変化素子を通過したレーザ光をレーザ光が収束する前に進行方向を変える第１のミラーと、
   前記第１のミラーにより進行方向を変えられたレーザ光を前記検出通路内でレーザ光が収束した後に進行方向を変える第２のミラーと、
   前記第２のミラーにより進行方向を変えられたレーザ光を入射し、レーザ光の偏光方向に応じて前記入射したレーザ光を反射またはそのまま透過させる第１の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１の偏光ビームスプリッタにより反射したレーザ光を入射して前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第３のレンズと、
   前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を入射して収束させる第４のレンズと、
   前記第４のレンズを通過した後のレーザ光を反射するとともに前記第１のレンズを通過した後のレーザ光をそのまま透過して、前記第４のレンズを通過した後のレーザ光の進行方向と前記第１のレンズを通過した後のレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第２の偏光ビームスプリッタとを備え、
   前記第１のレンズおよび前記第４のレンズは、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、
   前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記偏光方向変化素子を２回通過したレーザ光をそのまま透過して前記第２のレンズに入射させることを特徴とする請求項３または４記載のフォトインタラプタ。
6. 前記第１のレンズと前記第２のレンズまでの間のレーザ光の光路には、
   レーザ光を通過させることによりレーザ光の偏光方向を９０°変化させる偏光方向変化素子と、
   前記偏光方向変化素子を通過したレーザ光が収束する前にレーザ光を入射してレーザ光の偏光方向に応じて反射または透過させる第１の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光をレーザ光が収束する前に進行方向を変える第１のミラーと、
   前記第１のミラーにより進行方向を変えられたレーザ光を前記検出通路内でレーザ光が収束した後に進行方向を変える第２のミラーと、
   前記第１の偏光ビームスプリッタにより反射したレーザ光をレーザ光が収束した後に入射して反射するとともに、前記第２のミラーにより進行方向を変えられたレーザ光をそのまま透過して、前記第１の偏光ビームスプリッタにより反射したレーザ光の進行方向と前記第２のミラーにより進行方向を変えられたレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第２の偏光ビームスプリッタと、
   前記第２の偏光ビームスプリッタを反射したレーザ光と透過したレーザ光とを入射し、レーザ光の偏光方向に応じて前記入射したレーザ光を反射またはそのまま透過させる第３の偏光ビームスプリッタと、
   前記第３の偏光ビームスプリッタにより反射したレーザ光を入射して前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させる第３のレンズと、
   前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光を入射して収束させる第４のレンズと、
   前記第４のレンズを通過した後のレーザ光を反射するとともに前記第１のレンズを通過した後のレーザ光をそのまま透過して、前記第４のレンズを通過した後のレーザ光の進行方向と前記第１のレンズを通過した後のレーザ光の進行方向とが同一になるようにする第４の偏光ビームスプリッタとを備え、
   前記第１のレンズは、前記第１のビームスプリッタと第２のビームスプリッタとの間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、
   前記第４のレンズは、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間の光路にてレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させ、
   前記第３の偏光ビームスプリッタは、前記偏光方向変化素子を２回通過したレーザ光をそのまま透過して前記第２のレンズに入射させることを特徴とする請求項３または４記載のフォトインタラプタ。
7. 前記検出通路内に複数本のレーザ光を間隔をあけて通過させるとともに、前記複数本のレーザ光の光路を並列に形成する光路形成手段と、
   前記複数本のレーザ光を前記検出通路内の通路幅中央位置に収束させるための第３のレンズと
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のフォトインタラプタ。
8. 前記第３のレンズにより収束した後に拡散するレーザ光の拡散度合いを調整する第４のレンズを備えたことを特徴とする請求項７記載のフォトインタラプタ。
9. 前記光路形成手段は、前記第１のレンズを通過したレーザ光を分割する光学素子と、前記分割されたレーザ光のそれぞれを前記検出通路内に導く光学素子と、分割されたレーザ光を集合させて前記第２のレンズに入射させる光学素子とを備え、
   前記第３のレンズと前記第４のレンズとは、前記検出通路を隔てて互いに向かい合うように配置されることを特徴とする請求項８記載のフォトインタラプタ。

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