JP2014127300A - リフレクタ、リフレクタ反射型光電センサ及び多光軸光電センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】リフレクタ反射型光電センサにおいて、最小検出サイズを縮小すること。
【解決手段】リフレクタ24は、プリズム30と、集光レンズ32と、コリメートレンズ34と、を含む。プリズム30は、互いに直交して配された一対の反射面42、44を有し、外部から一方の反射面42に入射される光を、当該一方の反射面44から他方の反射面42へと反射させ、更に他方の反射面42で反射させて入射される光に対して少なくとも一対の反射面42、44が並んでいる並列方向においてオフセットした位置に返す光路48で反射する。集光レンズ32及びコリメートレンズ34は、当該光路48上に配置されており、外部から入射される光を少なくとも直交方向において集光及びコリメートする。
【選択図】図2
【解決手段】リフレクタ24は、プリズム30と、集光レンズ32と、コリメートレンズ34と、を含む。プリズム30は、互いに直交して配された一対の反射面42、44を有し、外部から一方の反射面42に入射される光を、当該一方の反射面44から他方の反射面42へと反射させ、更に他方の反射面42で反射させて入射される光に対して少なくとも一対の反射面42、44が並んでいる並列方向においてオフセットした位置に返す光路48で反射する。集光レンズ32及びコリメートレンズ34は、当該光路48上に配置されており、外部から入射される光を少なくとも直交方向において集光及びコリメートする。
【選択図】図2
Description
本発明は、リフレクタ、リフレクタ反射型光電センサ及び多光軸光電センサに関する。
従来、リフレクタ反射型光電センサが知られている(例えば、特許文献1)。リフレクタ反射型光電センサでは、投光部と受光部が並設されており、投光部から出射された光をリフレクタを用いて反射し、投光部に対して一定距離Lだけオフセットされて配置された受光部で受光する。リフレクタ反射型光電センサは、リフレクタに入射される入射光が通過する投光光路と、リフレクタから反射される反射光が通過する反射光路との少なくとも一方が遮断された場合に、投光部と受光部の間に被検出物が存在することを検出する。
リフレクタ反射型光電センサでは、検出可能な被検出物の最小幅である最小検出サイズが小さいことが好ましい。従来のリフレクタ反射型光電センサでは、被検出物の幅が投光部と受光部のオフセット量である一定距離Lと等しい場合、図6Bに実線で示すように、被検出物60が投光光路48Aの下側と反射光路48Bの上側とを遮断するように配置されることがある。この場合、投光部20から出射されて被検出物60の上側を通過した光は、リフレクタ24により反射され、被検出物60の下側を通過して受光部22に至り、受光部22に反射光が受光されるのを遮断することができない。
そのため、従来のリフレクタ反射型光電センサでは、被検出物の配置によらず受光部22に反射光が受光されるのを遮断するためには、図6Bに一点鎖線で示すように、被検出物60の幅を投光光路48Aと反射光路48Bが同時に遮断される長さにまで拡大する必要があり、最小検出サイズが、オフセット量に光の直径Φを加えた幅(L+Φ)にまで拡大する必要があった。最小検出サイズを縮小する技術が望まれている。
本明細書では、リフレクタ反射型光電センサにおいて、最小検出サイズを縮小する技術を開示する。
本明細書によって開示されるリフレクタは、互いに直交する一対の反射面を有し、外部から一方の反射面に入射される平行光を、当該一方の反射面から他方の反射面へと反射させ、更に前記他方の反射面で反射させて前記入射される平行光に対して少なくとも前記一対の反射面が並んで配される並列方向においてオフセットした位置に返す光路で反射する反射部と、前記光路上に配置され、前記入射される平行光を少なくとも前記並列方向において焦点位置に集光する集光レンズと、前記光路上に配置され、前記集光レンズにより集光された後に拡散される光を少なくとも前記並列方向において平行光にするコリメートレンズと、を備える。尚、本明細書において、「直交する」とは、完全に直交する場合だけでなく、ほぼ直交するものが含まれるものとする。また、本明細書において、「平行光」とは、完全に平行となっている光だけでなく、わずかに拡散、集光している光も含まれるものとする。
このリフレクタでは、反射部が入射された平行光を反射する光路上に一組の集光レンズとコリメートレンズが配置されており、リフレクタに入射される平行光は、少なくとも並列方向において反転されてリフレクタから入射位置側へと返される。そのため、リフレクタに入射される入射光においてリフレクタから反射される反射光と逆側を通過する光は、反射光において入射光側を通過することとなり、入射光の反射光側と反射光の入射光側を遮断することで、反射光を完全に遮断することができる。従って、被検出物を用いて反射光を完全に遮断する際に、被検出物の幅を入射光と反射光のオフセット量と等しくすればよく、オフセット量よりも広くする必要がある従来のリフレクタに比べて、反射光を完全に遮断する被検出物の最小幅である最小検出サイズを縮小することができる。
また、上記のリフレクタでは、前記集光レンズは、前記一方の反射面の前面に配置され、前記一方の反射面に入射される前の平行光を集光し、前記コリメートレンズは、前記他方の反射面の前面に配置され、前記他方の反射面で反射された後の光を平行光にする構成としても良い。
このリフレクタによれば、反射部内の光路を用いて、リフレクタに入射される光を集光させ、かつ、拡散されることができ、一方の反射面側のみに、或は、他方の反射面側のみに集光レンズ及びコリメートレンズが配置される場合に比べて、一方の反射面側には集光レンズのみが配置される分、リフレクタを小型化して構成することができる。
また、上記のリフレクタでは、前記集光レンズは、更に、前記焦点位置に設けられ、遮光性を有する遮光板を備え、前記遮光板には、前記焦点位置にピンホールが形成されている構成としても良い。
このリフレクタによれば、焦点位置に遮光板が設けられているので、外乱光や集光レンズの収差より焦点位置に集光しない光を遮断することができ、焦点位置から拡散される光のみを用いて反射光を構成することができるので、外乱光の影響を抑制することができる。
また、上記のリフレクタでは、前記集光レンズは、前記並列方向を含む多方向において前記入射される平行光を集光し、前記コリメートレンズは、前記並列方向を含む多方向において前記焦点位置から拡散される光を平行光にする構成としても良い。このリフレクタによれば、直交方向を含む多方向からの外乱光を遮断することができる。
本発明は、上記のリフレクタを用いたリフレクタ反射型光電センサにも具現化される。本明細書によって開示されるリフレクタ反射型光電センサは、投光部と、前記投光部に対して少なくとも前記並列方向においてオフセットされて配置された受光部と、上記のリフレクタと、を備え、前記リフレクタは、前記投光部から入射される光を前記受光部に返す。
このリフレクタ反射型光電センサでは、受光部に返される反射光が遮断された場合に、被検出物を検出する。そして、受光部に返される反射光を完全に遮断する際には、被検出物の幅を入射光と反射光のオフセット量と等しくすればよく、オフセット量よりも広くする必要がある従来のリフレクタ反射型光電センサに比べて、検出可能な被検出物の最小幅である最小検出サイズを縮小することができる。
また、上記のリフレクタ反射型光電センサでは、前記投光部から前記受光部への光路の間に複数の前記リフレクタが配置され、前記投光部からの光を前記複数のリフレクタで反射させるとともにオフセットさせ、前記受光部に返す構成としても良い。
このリフレクタ反射型光電センサによれば、1組の投光部と受光部の組み合わせを用いて、最小検出サイズが縮小された状態で、1つのリフレクタを用いる場合に比べて広い範囲で被検出物を検出することができる。
また、上記のリフレクタ反射型光電センサでは、前記投光部の前面に配置された第1偏光部材と、前記受光部の前面に配置された第2偏光部材と、を更に備え、前記第1偏光部材の偏光面と前記第2偏光部材の偏光面は、互いに異なる方向に設定される構成としても良い。
このリフレクタ反射型光電センサでは、投光部から照射された光は、第1偏光部材を通過することで、一方向のみを偏光面とした光としてリフレクタに入射される。そして、リフレクタにてオフセットされて反射される際に位相が変化して楕円偏光となり、第2偏光部材に投光される。第2偏光部材では、楕円偏光の光のうち、第1偏光部材の一方向と異なる一方向のみを偏光面とした光が透過されて、受光部に受光される。
しかし、リフレクタ反射型光電センサでは、入射光が被検出物により遮断され、受光部に返される反射光が遮断されている場合でも、入射光が被検出部の表面で拡散し、その一部が受光部によって受光されると、被検出物を検出することができない。
このリフレクタ反射型光電センサでは、投光部及び受光部の前面にそれぞれ偏光部材が配置されており、これらの偏光部材の偏光面が互いに異なる方向に設定されている。そのため、第1偏光部材の偏光面を有する入射光が拡散されて第2偏光部材に照射されても、当該光は第2偏光部材によって遮断されることから、被検出物が誤って検出されない事態の発生を抑制することができる。
また、上記のリフレクタ反射型光電センサでは、前記リフレクタの前記一方の反射面の前面に配置され、前記一方の反射面に入射される光の位相を第1規定角度回転させる第1波長板と、前記リフレクタの前記他方の反射面の前面に配置され、前記他方の反射面から反射される光の位相を第2規定角度回転させる第2波長板と、を更に備える構成としても良い。
このリフレクタ反射型光電センサでは、第1波長板と第2波長板の規定角度を調整することで、第2偏光部材に照射される反射光を第2偏光部材の偏光面を有する光に調整することができる。そのため、反射光が楕円偏光である場合に比べて、被検出物が存在しない場合の受光部の受光強度を上げることができ、リフレクタ反射型光電センサの検出精度を向上させることができる。
本発明は、更に、上記のリフレクタ反射型光電センサを用いた多光軸光電センサにも具現化される。本明細書によって開示される多光軸光電センサは、上記のリフレクタ反射型光電センサの複数個を一列上に配置してなる。
この多光軸光電センサによれば、従来のリフレクタ反射型光電センサを一列上に配置してなる多光軸光電センサに比べて、最小検出サイズが縮小された多光軸光電センサを構成することができる。
本発明によれば、リフレクタ反射型光電センサにおいて、最小検出サイズを縮小することができる。
<実施形態1>
実施形態1を、図1ないし図6を用いて説明する。
実施形態1を、図1ないし図6を用いて説明する。
1.多光軸光電センサの機械的構成
図1に示すように、多光軸光電センサ10は、柱状の第1本体部12と、第1本体部12に対向して配置される柱状の第2本体部14とを備え、第1本体部12と第2本体部14の間に進入するワークや人などの被検出物を検出する。
図1に示すように、多光軸光電センサ10は、柱状の第1本体部12と、第1本体部12に対向して配置される柱状の第2本体部14とを備え、第1本体部12と第2本体部14の間に進入するワークや人などの被検出物を検出する。
第1本体部12には、第2本体部14に向かって光を投光する投光部20と、投光部20からの光の照射に伴って第2本体部14から返される光を受光する受光部22との複数個が並設されている。投光部20は、投光素子26とコリメートレンズ27を含み、投光素子26から照射される光をコリメートレンズ27を用いて平行光にして、第2本体部14に出射する。また、受光部22は、受光素子28と集光レンズ29を含み、第2本体部14から返される光を集光レンズ29を用いて集光し、受光素子28で受光する。
投光部20と受光部22は、第1本体部12及び第2本体部14の軸方向D1(つまり、上下方向)において、交互に配置されており、かつ、お互いに一定距離Lだけオフセットされて配置されている。
第2本体部14には、複数個のリフレクタ24が設けられている。リフレクタ24は、第1本体部12の投光部20及び受光部22に対応して設けられており、対応する投光部20及び受光部22に対向して配置されている。リフレクタ24は、投光部20から入射される光を軸方向D1にオフセットして反射し、対応する受光部22に返す。
(リフレクタの構成)
リフレクタ24は、プリズム30と、集光レンズ32と、コリメートレンズ34と、遮光板36と、を含む。プリズム30は、反射部の一例である。
図2に示すように、プリズム30は、例えば、透明な樹脂で形成されており、全体的には、概ね直角三角柱状をなし、光が出入りする入出光面40と、互いに直交して配された一対の反射面42、44とを有する。
リフレクタ24は、プリズム30と、集光レンズ32と、コリメートレンズ34と、遮光板36と、を含む。プリズム30は、反射部の一例である。
図2に示すように、プリズム30は、例えば、透明な樹脂で形成されており、全体的には、概ね直角三角柱状をなし、光が出入りする入出光面40と、互いに直交して配された一対の反射面42、44とを有する。
プリズム30の入出光面40及び一方の反射面42は、平坦状に形成されている。その一方、プリズム30の他方の反射面44には、両反射面42、44の交線MLに沿って複数の小斜面46を連ねた波形構造が形成されている。図3に示すように、反射面44の小斜面46は、隣接する小斜面46A、46Bが、互いに直交して配されている。つまり、プリズム30では、図2に示すように、反射面42と、反射面44において隣接する小斜面46A、46Bによって、互いに直角に交わった、いわゆるコーナーキューブ構造が構成されている。
プリズム30は、入出光面40から入射される光を、一方の反射面42に入射させ、一方の反射面42から他方の反射面44へと反射させ、更に反射面44に設けられた隣接する両小斜面46A、46Bで反射させて、入出光面40からプリズム30の外に返す光路48で反射する。プリズム30では、反射面42と両小斜面46A、46Bによって、いわゆるコーナーキューブ構造が構成されていることから、プリズム30は、どのような角度から入射光LT1が入射されても、反射面42に入射されるまでの投光光路48Aと平行な反射光路48Bによって反射光LT2を反射する。
また、プリズム30では、一方の反射面42に入射光LT1が入射される入射位置P1と、他方の反射面42から反射光LT2が反射される反射位置P2とが、一対の反射面42、44が並んで配される並列方向D2において異なる。そのため、反射光路48Bは、投光光路48Aに対して並列方向D2にオフセットされる。
本実施形態では、図1に示すように、リフレクタ24が、第2本体部14において、プリズム30の交線MLが軸方向D1と直交する前後方向となるように配置されている。そのため、投光光路48Aと反射光路48Bは、軸方向D1にオフセットされ、対応する投光部20との位置関係により、そのオフセット量が一定距離Lに調整されている。
集光レンズ32は、入出光面40の前面のうち、反射面42の前面側に配置されており、プリズム30に入射される光を集光する。更に詳細には、図2に示すように、集光レンズ32は、入出光面40の前面の投光光路48A上に配置されており、一方の反射面42に入射される前の光を投光光路48Aに直交する平面内の全方向において集光する。尚、図2では、説明のため、プリズム30と集光レンズ32(コリメートレンズ34)の間が実際よりも離間して示されている。
また、集光レンズ32は、その焦点距離がプリズム30内に位置する光路48(図2の二点鎖線)の略半分の距離となるものが選出されている。そのため、集光レンズ32によって集光された光は、反射面42の入射位置P1で反射されて、入射位置P1と反射位置P2の略中央の焦点位置P3で集光される。
プリズム30には、両反射面42の中間位置に遮光板36が挿入されており、遮光板36の光路48と交差する位置には、貫通孔であるピンホール38が設けられている。つまり、集光レンズ32の焦点位置P3は、遮光板36のピンホール38内に位置し、遮光板36は、焦点位置P3に設けられている、ということができる。集光レンズ32によって集光された光は、図5Aに示すように、ピンホール38内で集光され、ピンホール38を通過後に拡散される。
コリメートレンズ34は、入出光面40の前面のうち、反射面44の前面側に配置されており、プリズム30から反射される光を平行光にする。更に詳細には、図2に示すように、コリメートレンズ34は、入出光面40の前面の反射光路48B上に配置されており、焦点位置P3を通過した後に拡散し、かつ、他方の反射面44で反射された後の光を反射光路48Bに直交する平面内の全方向において平行光にする。
多光軸光電センサ10では、図1に示すように、対応する投光部20及び受光部22とリフレクタ24によって、投光部20及び受光部22とリフレクタ24の間に進入する被検出物を検出する一組のリフレクタ反射型光電センサ16が構成されている。多光軸光電センサ10は、複数個のリフレクタ反射型光電センサ16が軸方向D1に一列上に配置されて構成されている。
2.多光軸光電センサの電気的構成
次に、多光軸光電センサ10の電気的構成について説明する。
図4に示すように、第1本体部12は、投光制御回路50、受光制御回路52、シフトレジスタ54、及び複数個のスイッチ素子56を備え、これらに配線を介して投光素子26及び受光素子28が接続されている。なお、本実施形態の第2本体部14には、電気的構成や配線が含まれない。
次に、多光軸光電センサ10の電気的構成について説明する。
図4に示すように、第1本体部12は、投光制御回路50、受光制御回路52、シフトレジスタ54、及び複数個のスイッチ素子56を備え、これらに配線を介して投光素子26及び受光素子28が接続されている。なお、本実施形態の第2本体部14には、電気的構成や配線が含まれない。
各スイッチ素子56は、対応する投光素子26及び受光素子28にそれぞれ接続されている。投光素子26に接続された各スイッチ素子56は、投光制御回路50に共通接続されており、受光素子28に接続された各スイッチ素子56は、受光制御回路52に共通接続されている。シフトレジスタ54は、投光制御回路50及び受光制御回路52に接続されているとともに、各スイッチ素子56の制御端子56Aに接続されている。シフトレジスタ54は、対応する投光素子26及び受光素子28に接続されるスイッチ素子対58に対して、共通接続されている。
シフトレジスタ54は、所定のクロック信号を受けて作動しており、各スイッチ素子対58に順次、時分割で制御信号を与えるとともに、投光制御回路50及び受光制御回路52に制御信号に同期した信号を与える。投光素子26に接続されたスイッチ素子56は、制御信号を受け取ると、オフからオンに切り換わり、投光制御回路50と投光素子26とを接続する。投光制御回路50は、制御信号に伴って駆動信号を出力し、投光素子26は、駆動信号が入力されると投光する。
また、受光素子28に接続されたスイッチ素子56は、制御信号を受け取ると、オフからオンに切り換わり、受光素子28と受光制御回路52とを接続する。受光素子28は、対応する投光素子26の投光に起因して受光すると、受光強度に応じた受光信号を受光制御回路52に出力する。本実施形態では、各投光素子26が時分割で投光し、各受光素子28が時分割で受光するので、各受光素子28が受光する光がお互いに干渉することが抑制されている。受光制御回路52は、制御信号に伴って受光信号が入力されるかを検知しており、制御信号に伴って受光信号が入力された場合に、対応する投光素子26と受光素子28の間、すなわち、対応する投光部20と受光部22の間に被検出物が存在しないことを検知し、制御信号に伴って受光信号が入力されない場合に、対応する投光部20と受光部22の間に被検出物が存在しないことを検知する。
3.本実施形態の効果
(1)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、光路48上に一組の集光レンズ32とコリメートレンズ34が配置されており、リフレクタ24から受光部22に返される反射光LT2は、投光部20からリフレクタ24に入射される入射光LT1に対して、反射光路48Bに直交する平面内の全方向において反転する。そのため、図5Aに示すように、入射光LT1の上側部分は、反射光LT2において上側部分として反射され、入射光LT1の下側部分は、反射光LT2の下側部分として反射される。
(1)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、光路48上に一組の集光レンズ32とコリメートレンズ34が配置されており、リフレクタ24から受光部22に返される反射光LT2は、投光部20からリフレクタ24に入射される入射光LT1に対して、反射光路48Bに直交する平面内の全方向において反転する。そのため、図5Aに示すように、入射光LT1の上側部分は、反射光LT2において上側部分として反射され、入射光LT1の下側部分は、反射光LT2の下側部分として反射される。
そのため、投光部20と受光部22との間の一定距離Lの幅を有する被検出物60であれば、被検出物60の有無を正確に検知することができる。例えば、被検出物60が入射光LT1と反射光LT2の少なくとも一方を完全に遮蔽した場合には、受光部22に返される光が完全に遮断される。また、図5Bに示すように、被検出物60が入射光LT1の下側と反射光LT2の上側を遮蔽する状態で配置された場合、入射光LT1の下側部分は、投光部20からリフレクタ24に入射される間に遮断され(図5Bの×印参照)、入射光LT1の上側部分は、リフレクタ24から受光部22に返される間に遮断され、受光部22に返される光が完全に遮断される。いずれの場合にも、受光部22に返される光は完全に遮断され、被検出物60の存在を検知することができる。つまり、多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16の最小検出サイズは一定距離Lとなる。尚、図5、6において点線部分は、遮断されて光が存在しない部分を示している。
その一方、光路48に集光レンズ32とコリメートレンズ34が配置されない従来のリフレクタ反射型光電センサでは、一定距離Lの幅を有する被検出物60を正確に検知することができない場合がある。従来のリフレクタ反射型光電センサでは、図6Aに示すように、入射光LT1の上側部分は、反射光LT2の下側部分として反射され、入射光LT1の下側部分は、反射光LT2の上側部分として反射される。
そのため、図6Bに示すように、幅Lの被検出物60が入射光LT1の下側と反射光LT2の上側を遮蔽する状態で配置された場合、入射光LT1の下側部分は、投光部20からリフレクタ24に入射される間に遮断される。その一方、入射光LT1の上側部分は、投光部20からリフレクタ24に入射される間は被検出物60の上側を通過し、リフレクタ24から受光部22に返される間は被検出物60の下側を通過し、被検出物60で遮断されることなく受光部22に返される。そのため、従来のリフレクタ反射型光電センサでは、受光部22に返される光を完全に遮断するためには、図6Bに一点鎖線で示すように、最小検出サイズが一定距離Lに光の直径Φを加えた幅(L+Φ)としなければならない。
つまり、本実施形態のリフレクタ24を用いることで、リフレクタ反射型光電センサ16(あるいは、リフレクタ反射型光電センサ16の複数個で構成される多光軸光電センサ10)の最小検出サイズを従来のリフレクタ反射型光電センサに比べて縮小することができる。
(2)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、光路48上に集光レンズ32が配置されているので、投光部20から出射された光が拡散され続け、その光量が減衰してしまうことを抑制することができる。
(3)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、集光レンズ32が投光光路48A上に配置されており、コリメートレンズ34が反射光路48B上に配置されている。そのため、集光レンズ32による入射光LT1の集光、及び集光後の拡散に必要な光路48を、プリズム30内に位置する光路48を用いて実現することができ、図10に示すように、集光レンズ32及びコリメートレンズ34が投光光路48A又は反射光路48Bの一方に配置されている場合に比べて、リフレクタ24を小型化して構成することができる。
(4)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、プリズム30内の焦点位置P3に遮光板36が設けられており、投光部20からリフレクタ24に入射される入射光LT1は、遮光板36の焦点位置P3に設けられたピンホール38を通過するもののみが反射光LT2としてリフレクタ24から受光部22に返される。そのため、投光光路48Aに沿って入射されない外乱光や、集光レンズ32の収差により焦点位置P3に集光しない光は遮光板36により遮断され、これらの光が反射光LT2に含まれること抑制することができる。
(5)本実施形態の多光軸光電センサ10で用いられているリフレクタ24では、プリズム30の一方の反射面42と、他方の反射面44の両小斜面46A、46Bによって、いわゆるコーナーキューブ構造が構成されていることから、どのような角度から光が入射されても、反射光LT2を入射光LT1と平行な光路48でリフレクタ24から受光部22に返すことができ、コーナーキューブ構造が構成されていない場合に比べて、投光部20及び受光部22の光軸調整を容易に行うことができる。
<実施形態2>
実施形態2を、図7を用いて説明する。本実施形態は、リフレクタ反射型光電センサ16に複数のリフレクタ24を備えている点で、実施形態1の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1と同一の内容については重複した記載を省略する。
実施形態2を、図7を用いて説明する。本実施形態は、リフレクタ反射型光電センサ16に複数のリフレクタ24を備えている点で、実施形態1の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1と同一の内容については重複した記載を省略する。
1.リフレクタ反射型光電センサの機械的構成
図7に示すように、各リフレクタ24は、投光部20から入射される光をそれぞれ軸方向D1にオフセットして反射し、対応する受光部22に返す。なお、図7には、リフレクタ反射型光電センサ16に3つのリフレクタ24を備える例を示すが、これは一例であり、2つのリフレクタ24を備えていても良ければ、5つのリフレクタ24を備えていても良い。リフレクタ反射型光電センサ16に奇数個のリフレクタ24を備えていると、第2本体部14に、電気的構成や配線が含まれない。また、リフレクタ反射型光電センサ16に複数のリフレクタ24を備えており、1つのリフレクタ反射型光電センサ16により多光軸光電センサ10を構成できる場合には、多光軸光電センサ10に複数個のリフレクタ反射型光電センサ16が含まれる必要がない。
図7に示すように、各リフレクタ24は、投光部20から入射される光をそれぞれ軸方向D1にオフセットして反射し、対応する受光部22に返す。なお、図7には、リフレクタ反射型光電センサ16に3つのリフレクタ24を備える例を示すが、これは一例であり、2つのリフレクタ24を備えていても良ければ、5つのリフレクタ24を備えていても良い。リフレクタ反射型光電センサ16に奇数個のリフレクタ24を備えていると、第2本体部14に、電気的構成や配線が含まれない。また、リフレクタ反射型光電センサ16に複数のリフレクタ24を備えており、1つのリフレクタ反射型光電センサ16により多光軸光電センサ10を構成できる場合には、多光軸光電センサ10に複数個のリフレクタ反射型光電センサ16が含まれる必要がない。
2.本実施形態の効果
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、図7に示すように、入射光LT1の上側部分は、反射光LT2〜LT4においても上側部分として反射され、入射光LT1の下側部分は、反射光LT2〜LT4においても下側部分として反射される。そのため、幅Lの被検出物60が入射光LT1と反射光LT2のそれぞれ一部を遮蔽する状態で配置された場合だけでなく、被検出物60が隣接する反射光LT2〜LT4のそれぞれ一部を遮断する状態で配置された場合にも、被検出物60を検出することができ、最小検出サイズが縮小された状態で、リフレクタ反射型光電センサ16に1つのリフレクタ24を備える場合に比べて広い範囲で被検出物60を検出することができる。
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、図7に示すように、入射光LT1の上側部分は、反射光LT2〜LT4においても上側部分として反射され、入射光LT1の下側部分は、反射光LT2〜LT4においても下側部分として反射される。そのため、幅Lの被検出物60が入射光LT1と反射光LT2のそれぞれ一部を遮蔽する状態で配置された場合だけでなく、被検出物60が隣接する反射光LT2〜LT4のそれぞれ一部を遮断する状態で配置された場合にも、被検出物60を検出することができ、最小検出サイズが縮小された状態で、リフレクタ反射型光電センサ16に1つのリフレクタ24を備える場合に比べて広い範囲で被検出物60を検出することができる。
<実施形態3>
実施形態3を、図8を用いて説明する。本実施形態は、投光部20及び受光部22の前面に偏光板62、64が設けられている点で、実施形態1の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1と同一の内容については重複した記載を省略する。
実施形態3を、図8を用いて説明する。本実施形態は、投光部20及び受光部22の前面に偏光板62、64が設けられている点で、実施形態1の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1と同一の内容については重複した記載を省略する。
1.リフレクタ反射型光電センサの機械的構成
図8Aに示すように、リフレクタ反射型光電センサ16の投光部20の前面には投光側偏光板62が設けられ、受光部22の前面には、受光側偏光板64が設けられている。そして、投光側偏光板62の偏光面(面方向は上下方向)と受光側偏光板64の偏光面(面方向は前後方向)は、お互いに異なる方向に設定されている。投光側偏光板62は、第1波長板の一例であり、受光側偏光板64は、第2波長板の一例である。
図8Aに示すように、リフレクタ反射型光電センサ16の投光部20の前面には投光側偏光板62が設けられ、受光部22の前面には、受光側偏光板64が設けられている。そして、投光側偏光板62の偏光面(面方向は上下方向)と受光側偏光板64の偏光面(面方向は前後方向)は、お互いに異なる方向に設定されている。投光側偏光板62は、第1波長板の一例であり、受光側偏光板64は、第2波長板の一例である。
そのため、投光部20から照射された光は、投光側偏光板62の偏光面のみを有する光となり、リフレクタ24に入射される。投光側偏光板62の偏光面のみを有する光は、プリズム30内において副屈折され、楕円偏光を有する光となってリフレクタ24から返される。楕円偏光を有する光は、受光側偏光板64に照射され、受光側偏光板64の偏光面のみを有する成分が選出されて受光部22で受光される。受光制御回路52は、受光部22に受光された場合に被検出物が存在しないことを検知し、受光部22に受光されない場合に被検出物60が存在することを検知する。
2.本実施形態の効果
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、投光側偏光板62の偏光面と受光側偏光板64の偏光面とが、お互いに異なる方向に設定されており、投光側偏光板62を介して投光部20から照射された光が、その偏光面を保ったまま受光側偏光板64に照射された場合、受光部22で受光されない。
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、投光側偏光板62の偏光面と受光側偏光板64の偏光面とが、お互いに異なる方向に設定されており、投光側偏光板62を介して投光部20から照射された光が、その偏光面を保ったまま受光側偏光板64に照射された場合、受光部22で受光されない。
図8Bに示すように、被検出物60が入射光LT1を遮断した場合、遮断された入射光LT1は、被検出物60の表面で拡散し、その一部が受光部22の方向に照射される。投光側偏光板62及び受光側偏光板64が存在しないリフレクタ反射型光電センサ16では、被検出物60の表面で拡散された光が受光部22で受光されてしまい、被検出物60が入射光LT1を遮断したにもかかわらず、被検出物60が存在しないと誤検知されてしまう。
本実施形態のリフレクタ反射型光電センサ16では、特に鏡面体のような検出物を対象とする場合、被検出物60の表面で拡散され、投光側偏光板62の偏光面を有する光が受光側偏光板64に照射された場合、受光部22に受光されないので、被検出物60が存在することを正しく検知することができる。
<実施形態4>
実施形態4を、図9を用いて説明する。本実施形態は、リフレクタ24の前面に1/4λ波長板66が設けられている点で、実施形態3の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1及び実施形態3と同一の内容については重複した記載を省略する。
実施形態4を、図9を用いて説明する。本実施形態は、リフレクタ24の前面に1/4λ波長板66が設けられている点で、実施形態3の多光軸光電センサ10と異なる。以下の説明では、実施形態1及び実施形態3と同一の内容については重複した記載を省略する。
1.リフレクタ反射型光電センサの機械的構成
図9に示すように、1/4λ波長板66は、リフレクタ24の集光レンズ32及びコリメートレンズ34の前面に配置されており、投光光路48A上及び反射光路48B上に配置されている。1/4λ波長板66は、投光光路48Aに沿ってリフレクタ24に入射される光の位相を、1/4λだけ進ませ、反射光路48Bに沿ってリフレクタ24から返される光の位相を1/4λだけ遅らせる。1/4λ波長板66は、第1波長板及び第2波長板の一例である。また、+1/4λ(つまり、1/4λ進ませる角度)は、第1規定角度の一例であり、?1/4λ(つまり、1/4λ遅らせる角度)は、第2規定角度の一例である。
図9に示すように、1/4λ波長板66は、リフレクタ24の集光レンズ32及びコリメートレンズ34の前面に配置されており、投光光路48A上及び反射光路48B上に配置されている。1/4λ波長板66は、投光光路48Aに沿ってリフレクタ24に入射される光の位相を、1/4λだけ進ませ、反射光路48Bに沿ってリフレクタ24から返される光の位相を1/4λだけ遅らせる。1/4λ波長板66は、第1波長板及び第2波長板の一例である。また、+1/4λ(つまり、1/4λ進ませる角度)は、第1規定角度の一例であり、?1/4λ(つまり、1/4λ遅らせる角度)は、第2規定角度の一例である。
そのため、投光部20から照射され、投光側偏光板62の偏光面のみを有する光は、1/4λ波長板66を通過することで円偏光となり、リフレクタ24に入射される。円偏光を有する光は、プリズム30内においてその回転方向が反転され、再び1/4λ波長板66を通過する。円偏光を有する光は、受光側偏光板64の偏光面のみを有する光となり、受光側偏光板64に照射され、受光部22で受光される。受光制御回路52は、受光部22に受光された場合に被検出物60が存在しないことを検知し、受光部22に受光されない場合に被検出物60が存在することを検知する。
2.本実施形態の効果
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、リフレクタ24への投光光路48A及びリフレクタ24からの反射光路48B上に1/4λ波長板66が配置されており、これにより、受光側偏光板64に照射される際の反射光LT2の偏光面を受光側偏光板64の偏光面と等しく設定することができる。そのため、被検出物60が存在しない場合における受光部22の受光強度を上げることができ、被検出物60が存在しない場合の受光強度と被検出物60が存在する場合の受光強度との差を大きくすることができる。従って1/4λ波長板66が配置されていない場合に比べて、リフレクタ反射型光電センサの検出精度を向上させることができる。
本実施形態の多光軸光電センサ10に含まれるリフレクタ反射型光電センサ16では、リフレクタ24への投光光路48A及びリフレクタ24からの反射光路48B上に1/4λ波長板66が配置されており、これにより、受光側偏光板64に照射される際の反射光LT2の偏光面を受光側偏光板64の偏光面と等しく設定することができる。そのため、被検出物60が存在しない場合における受光部22の受光強度を上げることができ、被検出物60が存在しない場合の受光強度と被検出物60が存在する場合の受光強度との差を大きくすることができる。従って1/4λ波長板66が配置されていない場合に比べて、リフレクタ反射型光電センサの検出精度を向上させることができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、集光レンズ32が投光光路48A上に配置されており、コリメートレンズ34が反射光路48B上に配置されている例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。図10Aに示すように、集光レンズ32及びコリメートレンズ34の両方が投光光路48A上に配置されてもよければ、図10Bに示すように、集光レンズ32及びコリメートレンズ34の両方が反射光路48B上に配置されてもよい。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、集光レンズ32が投光光路48A上に配置されており、コリメートレンズ34が反射光路48B上に配置されている例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。図10Aに示すように、集光レンズ32及びコリメートレンズ34の両方が投光光路48A上に配置されてもよければ、図10Bに示すように、集光レンズ32及びコリメートレンズ34の両方が反射光路48B上に配置されてもよい。
(2)上記の場合、遮光板36はプリズム30外の焦点位置P3に設けられる。上記実施形態では、焦点位置P3に遮光板36が設けられる例を用いて説明を行ったが、外乱光や集光レンズ32の収差の影響が小さいと考えられる場合には、遮光板36は必ずしも設けられなくてもよい。
(3)上記実施形態では、集光レンズ32は光路48に直交する平面内の全方向において集光し、コリメートレンズ34は光路48に直交する平面内の全方向において平行光にする例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、リフレクタ24が入射光LT1を軸方向D1にオフセットして反射光LT2を返す場合には、軸方向D1にのみ光を集光し、軸方向D1にのみ光を平行光にするシリンドリカルレンズが用いられてもよい。但し、集光レンズ32が光路48に直交する平面内の全方向において集光し、コリメートレンズ34が光路48に直交する平面内の全方向において平行光にすることによって、光路48に直交する平面内の全方向において、外乱光が反射光LT2に含まれることを抑制することができる。
(4)上記実施形態では、反射面44に複数の小斜面46を連ねた波形構造が形成されており、反射面42と両小斜面46A、46Bによって、いわゆるコーナーキューブ構造が構成されている例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られず、反射面44が平坦状に形成されていてもよい。
(5)上記の第4実施形態では、集光レンズ32とコリメートレンズ34の前面に共通の1/4λ波長板66が設けられる例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られず、集光レンズ32とコリメートレンズ34の前面に別々の1/4λ波長板が設けられていてもよい。更には、波長板により進退される位相も1/4λに限られず、プリズム30等の物性等により、適宜選択されてもよい。
10:多光軸光電センサ、16:リフレクタ反射型光電センサ、20:投光部、22:受光部、24:リフレクタ、30:プリズム、32:集光レンズ、34:コリメートレンズ、36:遮光板、42、44:反射面、46:小斜面、48:光路、48A:投光光路、48B:反射光路、62:投光側偏光板、64:受光側偏光板、66:1/4λ波長板、LT1:入射光、LT2:反射光、P1:入射位置、P2:反射位置、P3:焦点位置
Claims (9)
- 互いに直交する一対の反射面を有し、外部から一方の反射面に入射される平行光を、当該一方の反射面から他方の反射面へと反射させ、更に前記他方の反射面で反射させて前記入射される平行光に対して少なくとも前記一対の反射面が並んで配される並列方向においてオフセットした位置に返す光路で反射する反射部と、
前記光路上に配置され、前記入射される平行光を少なくとも前記並列方向において焦点位置に集光する集光レンズと、
前記光路上に配置され、前記集光レンズにより集光された後に拡散される光を少なくとも前記並列方向において平行光にするコリメートレンズと、
を備えるリフレクタ。 - 請求項1に記載のリフレクタであって、
前記集光レンズは、前記一方の反射面の前面に配置され、前記一方の反射面に入射される前の平行光を集光し、
前記コリメートレンズは、前記他方の反射面の前面に配置され、前記他方の反射面で反射された後の光を平行光にする、リフレクタ。 - 請求項1または請求項2に記載のリフレクタであって、
更に、
前記焦点位置に設けられ、遮光性を有する遮光板を備え、
前記遮光板には、前記焦点位置にピンホールが形成されている、リフレクタ。 - 請求項3に記載のリフレクタであって、
前記集光レンズは、前記並列方向を含む多方向において前記入射される平行光を集光し、
前記コリメートレンズは、前記並列方向を含む多方向において前記焦点位置から拡散される光を平行光にする、リフレクタ。 - 投光部と、
前記投光部に対して少なくとも前記並列方向においてオフセットされて配置された受光部と、
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のリフレクタと、
を備え、
前記リフレクタは、前記投光部から入射される光を前記受光部に返す、リフレクタ反射型光電センサ。 - 請求項5に記載のリフレクタ反射型光電センサであって、
前記投光部から前記受光部への光路の間に複数の前記リフレクタが配置され、前記投光部からの光を前記複数のリフレクタで反射させるとともにオフセットさせ、前記受光部に返す、リフレクタ反射型光電センサ。 - 請求項5または請求項6に記載のリフレクタ反射型光電センサであって、
前記投光部の前面に配置された第1偏光部材と、
前記受光部の前面に配置された第2偏光部材と、
を更に備え、
前記第1偏光部材の偏光面と前記第2偏光部材の偏光面は、互いに異なる方向に設定される、リフレクタ反射型光電センサ。 - 請求項7に記載のリフレクタ反射型光電センサであって、
前記リフレクタの前記一方の反射面の前面に配置され、前記一方の反射面に入射される光の位相を第1規定角度回転させる第1波長板と、
前記リフレクタの前記他方の反射面の前面に配置され、前記他方の反射面から反射される光の位相を第2規定角度回転させる第2波長板と、
を更に備える、リフレクタ反射型光電センサ。 - 請求項5ないし請求項8のいずれか一項に記載のリフレクタ反射型光電センサの複数個を一列上に配置してなる、多光軸光電センサ。
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