JP2011220763A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象の物体が透明部材の場合にも、物体の検出を確実に行う。
【解決手段】透明部材が基本位置に配置されて検出領域内を通過した場合の当該透明部材に相当する基準線に対して、基準線の法線となす角が所定の角度である光を投光する第１の投光部１ａと、検出領域を介して第１の投光部により投光された光を受光する第１の受光部２ａと、基準線に対して、法線となす角が所定の角度であり、かつ、法線を挟んで第１の投光部による光と交差する光を投光する第２の投光部１ｂと、検出領域を介して第２の投光部により投光された光を受光する第２の受光部２ｂと、第１，２の受光部により受光された受光量に基づいて、検出領域での透明部材の有無を検出する判定部３とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は光電センサに関するものであり、より詳しくは例えば、光透過性を有する透明部材を搬送路を用いて搬送する際に、当該部材の有無を検出するに好適な光電センサに関するものである。

従来の光電センサは、検出対象の物体が搬送される搬送路上に設けた検出領域に対して、光を投光する投光部と、この光を検出領域を介して受光する受光部とを備えて構成されている。ここで、物体が検出領域を通過する際に、投光部から投光された光を遮るまたは反射することによって受光部での受光量が変化し、これに基づいて、検出領域内での物体の有無の検出を行っている（例えば特許文献１参照）。この光電センサには、透過型光電センサと反射型光電センサがある。

透過型光電センサは、図６(ａ)に示すように、投光部１０１及び受光部１０２を、検出領域を挟んで対向配置したものである。
また、反射型光電センサは、図６（ｂ）に示すように、投光部１０１及び受光部１０２を並べて配置し、投光部１０１により投光された光を受光部１０２に反射するリフレクタ１０３を、検出領域を挟んで対向配置したものである。

特開２００７-９３３３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される光電センサでは、投光部１０１及び受光部１０２を物体に正対させて配置しているため、物体がアクリル板、ガラス等光透過性を有する材料により形成された板状の透明部材であって、当該物体の平板面に略垂直に投光部１０１からの光を入射させる場合、投光部１０１から投光された光のほとんどがこの透明部材を透過してしまう。これにより、受光部１０２における受光量の変化が少なくなるため、透明部材を検出することができないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、検出対象の物体が透明部材である場合にも、この透明部材の検出を確実に行うことのできる光電センサを提供することを目的としている。

この発明に係る光電センサは、透明部材が基本位置に配置されて検出領域内を通過した場合の当該透明部材に相当する基準線に対して、基準線の法線となす角が所定の角度である光を投光する第１の投光部と、検出領域を介して第１の投光部により投光された光を受光する第１の受光部と、基準線に対して、法線となす角が所定の角度であり、かつ、法線を挟んで第１の投光部による光と交差する光を投光する第２の投光部と、検出領域を介して第２の投光部により投光された光を受光する第２の受光部と、第１，２の受光部により受光された受光量に基づいて、検出領域での透明部材の有無を検出する判定部とを備えるものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、第１の投光部による光を、基準線の法線となす角が所定の角度となるように設定し、第２の投光部による光を、この法線となす角が所定の角度であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部による光と交差するように設定することで、透明部材において光の一部が反射することにより第１，２の受光部での受光量が減少するため、検出領域での透明部材の有無をより確実に検出することができる。また、この透明部材が所定位置に対して傾いて配置されて搬送された場合にも、第１の投光部または第２の投光部のうちどちらか一方の光が、透明部材に対して所定の角度以上に傾くため、第１の受光部または第２の受光部での受光量が減少し、検出領域での透明部材の有無をより確実に検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る光電センサの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における透明部材に対する光の入射角と光の透過率との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光電センサの別の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る光電センサの構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る光電センサの構成を示す図である。 従来の光電センサの構成を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光電センサの構成を示す図であり、図１（ａ）は透明部材が基本位置（進行方向に沿って平行）に配置されて、換言すれば平板状の透明部材における、後述する第１，２の投光部１ａ，１ｂから投光された光が入射する面が搬送の進行方向と平行になるよう配置されて搬送された場合を示し、図１（ｂ）は透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合を示している。
光電センサは、搬送路に沿って搬送される検出対象の透明部材（アクリル板）が検出領域内に存在するか否かを検出するものである。この光電センサは、図１に示すように、第１，２の投光部１ａ，１ｂ、第１，２の受光部２ａ，２ｂ及び判定部３から構成される。

第１の投光部１ａは、透明部材が搬送される搬送路上に設けた検出領域に対して、光を投光するものである。この第１の投光部１ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）からなる発光素子を有している。また、第１の投光部１ａにより投光された光は、図１（ａ）に示すように、検出領域内に設定した基準線の法線となす角が所定の角度θ１（４０°以上９０°未満）となるように設定されている。この基準線は、透明部材が基本位置（進行方向に沿って平行）に配置されて検出領域内を通過した場合のこの透明部材の表面（主面）部分に相当する、搬送路に水平な線である。

第１の受光部２ａは、検出領域を介して第１の投光部１ａにより投光された光を受光するものであり、検出領域を挟んで第１の投光部１ａに対向する位置に配置される。この第１の受光部２ａは、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を有している。この第１の受光部２ａにより受光された光の受光量を示す受光信号は判定部３に送られる。

第２の投光部１ｂは、検出領域に対して光を投光するものである。この第２の投光部１ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）からなる発光素子を有している。また、第２の投光部１ｂにより投光された光は、図１（ａ）に示すように、基準線の法線となす角が所定の角度θ１（４０°以上９０°未満）であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部１ａによる光と交差するように設定されている。

第２の受光部２ｂは、検出領域を介して第２の投光部１ｂにより投光された光を受光するものであり、検出領域を挟んで第２の投光部１ｂに対向する位置に配置される。この第２の受光部２ｂは、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を有している。この第２の受光部２ｂにより受光された光の受光量を示す受光信号は判定部３に送られる。

判定部３は、第１，２の受光部２ａ，２ｂにより受光された光の受光量に基づいて、検出領域内での透明部材の有無を判定するものである。この判定部３は、第１の受光部２ａまたは第２の受光部２ｂのどちらか一方の受光量が減少した場合には、検出領域内に透明部材が存在していると判定する。

次に、上記のように構成された光電センサの動作について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、透明部材が基本位置に配置されて搬送路上を搬送された場合には、第１，２の投光部１ａ，１ｂにより投光された光は、それぞれ透明部材の表面に対してθ１（４０°以上９０°未満）傾いて入射する。

ここで、透明部材に対する光の入射角と透過率との関係を図２を用いて説明する。なお、図２では透明部材として厚さ２［ｍｍ］のアクリル板を用いた場合を示している。
図２に示すように、投光部により投光された光の入射角が透明部材の表面に対して小さい（４０°未満）場合には、透明部材の表面における光の透過率は高い（光の反射率は低い）。この場合、投光された光のほとんどが透過してしまい、受光部における受光量の減少は少ないため、この透明部材を検出することができない。

一方、投光部により投光された光の入射角が透明部材の表面に対して大きい（４０°以上９０°未満）場合には、透明部材の表面における光の透過率は低く（光の反射率は高く）なる。そのため、投光された光の一部が反射して、受光部における受光量が減少するため、この透明部材を検出することができる。

したがって、第１，２の投光部１ａ，１ｂにより投光された光が、透明部材の表面に対して反射率が高い角度θ１（４０°以上９０°未満）で入射することにより、透明部材で光の一部が反射し、第１，２の受光部２ａ，２ｂにおける受光量が減少する。これにより、判定部３においてこの透明部材を検出することができる。

一方、図１（ｂ）に示すように、透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送路上を搬送された場合では、第２の投光部１ｂにより投光された光は、透明部材の表面に対して反射率が低い角度θ２（４０°未満）で入射してしまう。この場合、第２の受光部２ｂにおける受光量の変化は少なく透明部材を検出できない。つまり、従来の光電センサのように１つの投光部を用いた場合では、透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送されることによって、透明部材を検出できなくなる恐れがある。

しかしながら、実施の形態１に示す光電センサでは、２つの投光部１ａ，１ｂを用いることによって、図１（ｂ）に示すように、透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合においても、第１，２の投光部１ａ，１ｂにより投光された光のうちどちらか一方を、透明部材の表面に対して反射率が高い角度θ３（４０°以上９０°未満）で入射させることができる。そのため、透明部材において光の一部が反射し、第１の受光部２ａまたは第２の受光部２ｂのどちらか一方における受光量が減少するので、判定部３においてこの透明部材を確実に検出することができる。

また、図１では、透過型光電センサを用いて透明部材を検出する場合を示して説明したが、第１の投光部１ａによる光を第１の受光部２ａに反射する第１のリフレクタ（反射体）４ａと、第２の投光部１ｂによる光を第２の受光部２ｂに反射する第２のリフレクタ（反射体）４ｂを用いた反射型光電センサにより透明部材を検出するように構成してもよい。

この反射型光電センサでは、図３に示すように、第１の投光部１ａ及び第１の受光部２ａ（第１の投受光部）は並べて配置され、第１のリフレクタ４ａは検出領域を挟んで第１の投受光部に対向する位置に配置される。同様にして、第２の投光部１ｂ及び第２の受光部２ｂ（第２の投受光部）は並べて配置され、第２のリフレクタ４ｂは検出領域を挟んで第２の投受光部に対向する位置に配置される。
この反射型光電センサの動作は、上記した透過型光電センサの動作と同様でありその説明を省略する。

以上のように、この実施の形態１によれば、第１の投光部１ａにより投光される光を、検出領域内に設定した基準線の法線となす角が所定の角度となるように設定し、第２の投光部１ｂにより投光される光を、この法線となす角が所定の角度であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部による光と交差するように設定して構成したので、透明部材において投光された光の一部が反射することにより第１，２の受光部２ａ，２ｂでの受光量が減少し、検出領域での透明部材の有無を確実に検出することができる。

また、この透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合にも、第１の投光部１ａまたは第２の投光部１ｂにうちどちらか一方の光の入射角を、透明部材の表面に対して反射率が高い角度にすることができるため、透明部材においてに光の一部が反射し、第１の受光部２ａまたは第２の受光部２ｂにおける受光量が減少するので、検出領域での透明部材の有無を確実に検出することができる。

また、この発明の実施の形態１に係る光電センサは、図１では、第１の投光部１ａ及び第２の受光部２ａと、第１の投光部１ｂ及び第２の受光部２ｂの２組とも透過型に構成し、図３では、２組とも反射型に構成したが、これに限るものではなく、一方を透過型に構成してもう一方を反射型に構成してもよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る光電センサの構成を示す図であり、図４（ａ）は透明部材が基本位置（進行方向に対して平行）に配置されて搬送された場合を示し、図４（ｂ）は透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合を示している。
図４に示す実施の形態２に係る光電センサは、図１に示す実施の形態１に係る光電センサの第２の投光部１ｂ及び第２の受光部２ｂを削除して、光ファイバ（導光部）５を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、第１の投光部１ａはこの発明の投光部に対応し、第１の受光部２ａはこの発明の受光部に対応する。

光ファイバ５は、検出領域を介して第１の投光部１ａから投光された光を導光して、検出領域に対して投光するものである。この光ファイバ５の受光側５ａは、検出領域を挟んで第１の投光部１ａに対向する位置に配置される。また、光ファイバ５の投光側５ｂにより投光された光は、検出領域内に設定した基準線の法線となす角が所定の角度θ１（４０°以上９０°未満）であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部１ａによる光と交差するように設定されている。

なお、第１の投光部１ａは、ＬＤからなる発光素子を有している。また、第１の受光部２ａは、検出領域を挟んで光ファイバ５の投光側５ｂに対向する位置に配置され、検出領域を介して光ファイバ５の投光側５ｂにより投光された光を受光する。
また、判定部３は、第１の受光部２ａにより受光された光の受光量に基づいて、検出領域内における透明部材の有無を検出する。この判定部３は、第１の受光部２ａの受光量が減少した場合には、検出領域内に透明部材が存在していると判定する。

次に、上記のように構成された光電センサの動作について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、透明部材が基本位置に配置されて搬送された場合には、第１の投光部１ａ及び光ファイバ５の投光側５ｂにより投光された光は、透明部材の表面に対して反射率が高い角度θ１（４０°以上かつ９０°未満）で入射する。そのため、透明部材において光の一部が反射するため第１の受光部２ａにおける受光量が減少して、判定部３において検出領域内に存在する透明部材を検出することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合でも、第１の投光部１ａまたは光ファイバ５の投光側５ｂにより投光された光のうちどちらか一方を、透明部材の表面に対して反射率が高い角度θ３（４０°以上９０°未満）で入射させることができる。そのため、透明部材において光の一部が反射し、第１の受光部２ａにおける受光量が減少するので、判定部３において検出領域内に存在する透明部材を検出することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、第１の投光部１ａにより投光された光を導光する光ファイバ５を用い、この光ファイバ５により投光される光を、基準線の法線となす角が所定の角度であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部１ａによる光と交差するように設定して構成したので、実施の形態１における効果に加えて、部品点数を削減することができる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る光電センサの構成を示す図であり、図５（ａ）は透明部材が基本位置（進行方向に対して平行）に配置されて搬送された場合を示し、図５（ｂ）は透明部材が基本位置に対して傾いて配置されて搬送された場合を示している。
図５に示す実施の形態３に係る光電センサは、図４に示す実施の形態２に係る光電センサの光ファイバ５の替わりに鏡面体（導光部）６を用いたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付しその説明を省略する。

鏡面体６は、検出領域を介して第１の投光部１ａから投光された光を導光して、検出領域に対して投光するものである。この鏡面体６により投光された光は、検出領域内に設定した基準線の法線となす角が所定の角度θ１（４０°以上９０°未満）であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部１ａによる光と交差するように設定されている。

なお、第１の受光部２ａは、検出領域を挟んで鏡面体６に対向する位置に配置され、検出領域を介して鏡面体６により投光された光を受光する。
また、判定部３は、第１の受光部２ａにより受光された光の受光量に基づいて、検出領域内における透明部材の有無を検出する。この判定部３は、第１の受光部２ａの受光量が減少した場合には、検出領域内に透明部材が存在していると判定する。
上記のように構成された光電センサの動作は、実施の形態２に係る光電センサの動作と同様でありその説明を省略する。

以上のように、この実施の形態３によれば、第１の投光部１ａにより投光された光を導光する鏡面体６を用い、この鏡面体６により投光される光を、基準線の法線となす角が所定の角度であり、かつ、この法線を挟んで第１の投光部１ａによる光と交差するように設定して構成したので、実施の形態１における効果に加えて、部品点数を削減することができる。

なお、実施の形態１では、第１，２の投光部１ａ，１ｂ及び第１，２の受光部２ａ，２ｂを用いて構成し、実施の形態２，３では、第２の投光部１ｂ及び第２の受光部２ｂの替わりに導光部を用いて構成したが、これに限るものではなく、透明部材に対して、２つの光を、基準線の法線となす角が所定の角度であり、かつ、この法線を挟んで２つの光が交差するように投光できればよく、例えば、１つの投光部からの光をビームスプリッタを用いて２つの光に分割して投光するように構成してもよい。

また、この発明の実施の形態１−３に係る光電センサでは、搬送路上を搬送される透明部材としてアクリル板を用いて説明をしたが、これに限るものではなく、その他の透明部材（例えば、ガラス等）に対して適用しても良い。なお、この場合、第１，２の投光部１ａ、１ｂ及び導光部により投光される光の入射角は、搬送される透明部材（ガラス等）の特性に合わせて変更する。

また、この発明の実施の形態１−３に係る光電センサでは、第１，２の投光部１ａ及び導光部による光の入射角を共にθ１に設定して構成したが、この入射角はそれぞれ異なる値に設定してもよい。

また、この発明の実施の形態１−３に係る光電センサでは、透明部材が進行方向に沿って平行に配置された場合を基本位置として説明したが、これに限るものではなく、透明部材が進行方向に垂直に配置された場合を基本位置としてもよい。

１ａ，１ｂ 第１の投光部（投光部），第２の投光部
２ａ，２ｂ 第１の受光部（受光部），第２の受光部
３ 判定部
４ａ、４ｂ 第１，２リフレクタ（反射体）
５ 光ファイバ（導光部）
５ａ 受光側
５ｂ 投光側
６ 鏡面体（導光部）

Claims (5)

1. 透明部材が基本位置に配置されて検出領域内を通過した場合の当該透明部材に相当する基準線に対して、前記基準線の法線となす角が所定の角度である光を投光する第１の投光部と、
   前記検出領域を介して前記第１の投光部により投光された光を受光する第１の受光部と、
   前記基準線に対して、前記法線となす角が所定の角度であり、かつ、前記法線を挟んで前記第１の投光部による光と交差する光を投光する第２の投光部と、
   前記検出領域を介して前記第２の投光部により投光された光を受光する第２の受光部と、
   前記第１，２の受光部により受光された受光量に基づいて、前記検出領域での透明部材の有無を検出する判定部と
   を備える光電センサ。
2. 前記第１の投光部及び前記第１の受光部と前記第２の投光部及び第２の受光部はそれぞれ、前記検出領域を挟んで対向配置される、または、前記検出領域を挟んで設けられた反射体に対向配置される
   ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
3. 透明部材が基本位置に配置されて検出領域内を通過した場合の当該透明部材に相当する基準線に対して、前記基準線の法線となす角が所定の角度である光を投光する投光部と、
   前記検出領域を介して前記投光部により投光された光を導光し、前記法線となす角が所定の角度であり、かつ、前記基準線の法線を挟んで前記投光部による光と交差する方向に投光する導光部と、
   前記検出領域を介して前記導光部から投光された光を受光する受光部と、
   前記受光部による受光量に基づいて、前記検出領域での透明部材の有無を検出する判定部と
   を備える光電センサ。
4. 前記導光部は光ファイバである
   ことを特徴とする請求項３記載の光電センサ。
5. 前記導光部は鏡面体である
   ことを特徴とする請求項３記載の光電センサ。

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