JPH06111694A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回帰形反射板を利用して透明体を確実に検出
する。 【構成】 光電スイッチ本体１１は投光手段１２及び受
光手段１３を備えており、投光手段１２は直線偏光を投
光し、受光手段１３は投光手段１２からの直線偏光と直
交する方向の直線偏光を受光する。回帰形反射板２１は
光電スイッチ本体１１に対向配置されている。この回帰
形反射板２１の反射面裏側にはアルミニウム蒸着膜が形
成されており、入光した直線偏光をアルミニウム蒸着膜
で反射することによりその直線偏光に近似した偏光特性
の楕円偏光を反射する。これにより、受光手段１３は、
検出領域に透明体が位置していないときは楕円偏光を受
光しない。また、検出領域に透明体が位置すると、楕円
偏光の偏光特性が変化するので、受光手段１３は楕円偏
光を受光するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線偏光を投光する投
光手段及びこの投光手段からの直線偏光の偏光方向と略
直交する直線偏光を受光する受光手段が並設された光電
スイッチ本体と、この光電スイッチ本体と対向配置され
た回帰形反射板とを備えた光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光電スイッチの一例を図８を参
照して説明する。即ち、光電スイッチ本体１内にはＬＥ
Ｄ２及びフォトトランジスタ３が並設されている。ＬＥ
Ｄ２の前面にはレンズ４及び偏光フィルタ５が配設さ
れ、フォトトランジスタ３の前面にはレンズ６及び偏光
フィルタ７が配設されている。この場合、各偏光フィル
タ５，７の偏光方向は互いに直交する方向に設定されて
いる。信号処理回路８は、ＬＥＤ８に投光電流をパルス
状に供給すると共に、その投光タイミングでフォトダイ
オード３からの受光信号の信号レベルが設定値以上とな
ったときは外部に検出信号を出力する。そして、光電ス
イッチ本体１の前方には回帰形反射板９が対向配置され
ている。

【０００３】上記構成のものの場合、ＬＥＤ２から投光
された光は、レンズ４により略平行光線に変換されて偏
光フィルタ５を通過するので、光電スイッチ本体１から
は直線偏光が投光されて回帰形反射板９に到達すると共
に、その直線偏光は回帰形反射板９により光電スイッチ
本体１の方向に回帰反射される。このとき、回帰形反射
板９により直線偏光が回帰反射されるときは楕円偏光に
変換されるので、フォトダイオード３は回帰形反射板９
からの楕円偏光を受光することができる。

【０００４】さて、上述のような構成の光電スイッチに
より例えば透明フィルム１０を検出することが行われて
いる。つまり、透明フィルム１０は直線偏光を楕円偏光
に変換する複屈折特性を有したり、或は直線偏光を旋回
させる旋光現象を有しているので、光電スイッチ本体１
と回帰形反射板９との間の検出領域に透明フィルム１０
が位置したときは、回帰形反射板９から回帰反射されて
光電スイッチ本体１１に戻った楕円偏光は、図８に示す
ように２回透明フィルム１０を通過するので、その長軸
方向並びに楕円率が変化する。これにより、透明フィル
ム１０が検出領域に位置したときは、フォトダイオード
３の受光量が変動するので、信号処理回路８はその変動
を検出して検出信号を出力する。従って、光電スイッチ
本体１からの検出信号が出力されたことに基づいて透明
フィルム１０を検出するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のものの場合、回帰形反射板９により直線偏光が
楕円偏光に変換されて回帰反射されるときは、その楕円
偏光の偏光特性（長軸方向，楕円率）は、図５において
１〜６の各セクションに入射した直線偏光は回帰反射す
るときのΔα（入射した偏光の方位角と回帰する楕円の
方位角との差）がセクション毎に異なり全体としては自
然光に近い状態となっているので、自然光に近い楕円偏
光が透明フィルムを通過する際、複屈折特性或は旋光現
象を生じるにしても、結果的に自然光に近い状態のまま
である。このため、透明フィルム１０が検出領域に位置
することによりフォトダイオード３の受光量が変動する
にしても、その受光量の変動はそれ程大きくないと共
に、検出条件によって受光量が増加したり減少したりし
て変動の傾向が安定しないので、透明フィルムを確実に
検出することは困難であるという欠点がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、回帰形反射板を用いて透明体を検出す
るものにおいて、透明体を確実に検出することができる
光電スイッチを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、直線偏光を投
光する投光手段及びこの投光手段からの直線偏光の偏光
方向と略直交する直線偏光を受光する受光手段が並設さ
れた光電スイッチ本体と、この光電スイッチ本体と対向
配置された回帰形反射板とを備えた光電スイッチにおい
て、前記回帰形反射板は、これの反射面が金属面から形
成されているもの。

【０００８】この場合、投光手段を、レーザ光を投光す
る素子から構成するようにしてもよい。

【０００９】また、投光手段を、先端に偏光フィルタが
設けられた光ファイバを通じて投光すると共に、受光手
段を、先端に偏光フィルタが設けられた光ファイバを通
じて受光するように構成してもよい。

【００１０】さらに、投光手段を、直線偏光分離手段及
び偏光面保存形光ファイバを通じて投光すると共に、受
光手段を、前記偏光面保存形光ファイバ及び前記直線偏
光分離手段を通じて受光するように構成してもよい。

【００１１】

【作用】請求項１記載の光電スイッチによれば、光電ス
イッチ本体に設けられた投光手段から投光された直線偏
光は回帰形反射板により反射される。

【００１２】このとき、回帰形反射板の反射面は金属面
から形成されているので、回帰形反射板により回帰反射
した楕円偏光の長軸は入光した直線偏光の偏光方向と略
一致している。従って、投光手段からの直線偏光と直交
する方向の直線偏光を受光するように構成された受光手
段の受光量は極めて少ない。

【００１３】さて、光電スイッチ本体と回帰形反射板と
の間の検出領域に透明体が位置すると、透明体の複屈折
特性或は旋光現象により受光手段に到達する楕円偏光の
長軸方向並びに楕円率が変動する。このとき、回帰形反
射板は入射した直線偏光を略平面ミラーで反射した場合
に近い偏光状態で反射するので、斯様な楕円偏光が透明
体を通過するときはその長軸方向及び楕円率は相対的に
大きく変動する。これにより、受光手段は到達した楕円
偏光を受光すると共にその受光量の変動は大きいので、
受光手段の受光量の変動に基づいて透明体を確実に検出
することができる。

【００１４】請求項２記載の光電スイッチによれば、投
光手段から投光されたレーザ光は直線偏光しているの
で、投光手段の構成を簡単化することができる。

【００１５】請求項３記載の光電スイッチによれば、光
ファイバから投光された光は偏光フィルタにより直線偏
光に変換される。また、受光手段は、回帰形反射板によ
り反射された楕円偏光を偏光フィルタで直線偏光に変換
して光ファイバを通じて受光する。これにより、透明体
の有無に応じて受光手段の受光量が変動するので、その
変動に基づいて透明体を検出することができる。

【００１６】請求項４記載の光電スイッチによれば、投
光された光は直線偏光分離手段により直線偏光に変換さ
れて偏光面保存形光ファイバを通過するので、偏光面保
存光ファイバからは直線偏光が投光される。また、回帰
形反射板により反射された楕円偏光は偏光面保存形光フ
ァイバを通過して直線偏光分離手段に到達することによ
り直線偏光に変換される。これにより、透明体の有無に
応じて直線偏光分離手段により変換される直線偏光（投
光された直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向の直線
偏光）の光量が変動するので、その変動に基づいて透明
体を検出することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図５を
参照して説明する。図２は全体を示す概略図である。こ
の図２において、光電スイッチ本体１１には投光手段１
２及び受光手段１３が設けられている。投光手段１２は
ＬＥＤ１４，レンズ１５及び偏光フィルタ１６を直線状
に配設して成り、受光手段１３はフォトダイオード１
７，レンズ１８及び偏光フィルタ１９を直線状に配設し
て成る。この場合、フォトダイオード１７の前面に設け
られた偏光フィルタ１９は、その偏光方向がＬＥＤ１４
の前面に設けられた偏光フィルタ１６の偏光方向と直交
するように設定されている。信号処理回路２０は、ＬＥ
Ｄ１４に投光電流をパルス状に供給すると共に、その投
光タイミングでフォトダイオード１７からの受光信号の
信号レベルが設定値以上となったときは検出信号を外部
に出力する。

【００１８】一方、光電スイッチ本体１１の前方には回
帰形反射板２１が対向配置されている。

【００１９】図３は回帰形反射板２１の正面を示してい
る。この図３において、回帰形反射板２１は複数のコー
ナキューブ２２１から成る反射板本体２２をプラスチッ
クケース２３に溶着して形成されている。

【００２０】コーナキューブ２２１は、図５に示すよう
に互いに９０°を成す３枚の反射面２２１ａ，２２１
ｂ，２２１ｃを有するように形成されており、入射光を
各反射面２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃで反射すること
により入射光と同一方向に回帰反射させる特性を有す
る。ここで、回帰形反射板２１の縦断面を示す図４にお
いて、反射板本体２２の各コーナキューブ２２１の反射
面裏側には金属面たるアルミニウム蒸着膜２４が形成さ
れている。

【００２１】次に上記構成の作用について説明する。図
２に示すようにＬＥＤ１４から光が投光されると、その
光はレンズ４により平行光線に変換されると共に、偏光
フィルタ１６を通過するときに直線偏光に変換される。
そして、光電スイッチ本体１１から投光された直線偏光
は回帰形反射板本体２１に到達する。

【００２２】さて、回帰形反射板本体２２の各コーナキ
ューブ２２１の反射面裏側に蒸着されたアルミ蒸着膜２
４はコーナキューブ２２１の面に隙間なく蒸着されてい
るので、コーナキューブ２２１に到達した直線偏光はコ
ーナキューブ２２１の反射面で全反射することなくアル
ミニウム蒸着面２４で反射するようになる。

【００２３】従って、光電スイッチ本体１１から投光さ
れた直線偏光は、各コーナキューブ２２１の反射面に密
着して形成された銅反射膜２４により３回反射されるこ
とにより入射光と同一方向に反射される。このとき、銅
反射膜２４は、図５に示すΔα及びｂ／ａが極めて小さ
いという機能を有する。

【００２４】本発明者は、アルミニウム蒸着膜２４によ
り直線偏光が３回反射されて楕円偏光に変換されたとき
の偏光特性を試算した。その結果、回帰形反射板２１で
回帰反射した楕円偏光は、図２に示すようにその長軸方
向が入射する直線偏光と略同一方向であると共に楕円率
が小さな偏光特性となっている。つまり、直線偏光が銅
反射膜２４で３回反射されるときに、楕円偏光の長軸方
向が入射する直線偏光の偏光方向に略一致すると共に楕
円率が小さく改善され、以て楕円偏光が入射する直線偏
光の偏光特性に近似するのである。このことは、本実施
例の回帰形反射板２１は直線偏光の偏光面を保存した状
態で回帰反射する機能を備えていると言える。

【００２５】以下の表１は、各種金属をコーナキューブ
２２１の反射面裏側に蒸着した場合に、入射した直線偏
光と反射した楕円偏光の長軸方向及び楕円率（図５参
照）を試算した結果を示した。

【００２６】

【表１】 この表１から、コーナキューブ２２１の反射面に銅を蒸
着した場合は、反射した楕円偏光の長軸は入射した直線
偏光の偏光方向から約３°傾いていると共に、楕円率は
０．００５であることが分る。

【００２７】また、コーナキューブ２２１の反射面に錫
を蒸着した場合は、回帰反射する楕円偏光の偏光特性と
しては最も優れている。ここで、アルミニウム以外の金
属として現実的に使用できるものは、銅，錫，銀，金で
ある。尚、これらの金属以外を用いてよいことは勿論で
ある。

【００２８】さて、光電スイッチ本体１１と回帰形反射
板２１との間の検出領域に検出物体が存在しないとき
は、光電スイッチ本体１１から投光された直線偏光は表
１で示したようにその直線偏光の偏光特性と近似した偏
光特性を有する楕円偏光に変換されるので、回帰形反射
板２１により反射した楕円偏光は、フォトダイオード１
７の前面に設けられた偏光フィルタ１９をほとんど通過
することはできない。従って、フォトダイオード１７か
らの受光信号の信号レベルは小さいので、信号処理回路
２０から検出信号が出力されることはない。

【００２９】そして、図１に示すように検出領域に透明
体たる例えば透明フィルム２５が位置すると、光電スイ
ッチ本体２１から投光されて回帰形反射板２２で回帰反
射することにより光電スイッチ本体２１に到達した楕円
偏光は透明フィルム２５を２回通過することになるの
で、透明フィルム２５の複屈折特性或は旋光現象によ
り、光電スイッチ本体２１には透明フィルム２５が検出
領域に存在しないときに到達する楕円偏光の長軸方向及
び楕円率と異なる偏光特性を有する楕円偏光が到達する
ようになる。この結果、楕円偏光が直線偏光に変換され
て偏光フィルタ１９を通過してフォトダイオード１７に
到達するようなるので、フォトダイオード１７からの受
光信号の信号レベルが設定値以上となって信号処理回路
２０から検出信号が出力される。従って、光電スイッチ
本体１１から出力された検出信号に基づいて透明フィル
ム２５を検出することができる。

【００３０】尚、光電スイッチ本体１１から投光されて
透明フィルム２５に到達した直線偏光の一部が光電スイ
ッチ本体１１の方向に反射されるものの、その反射は直
線偏光の偏光方向が維持されて行われるので、その反射
光（直線偏光）が偏光フィルタ１６を通過してフォトダ
イオード１７に到達することはない。従って、光電スイ
ッチ本体１１が透明フィルム２５からの反射光を誤検出
することはない。

【００３１】上記構成のものによれば、回帰形反射板２
１の各コーナキューブ２２１の反射面裏側にアルミニウ
ム蒸着膜２４を形成するようにしたので、回帰形反射板
２１は、入射した直線偏光をその偏光方向と略一致する
方向の長軸を有すると共に楕円率が小さな楕円偏光に変
換して回帰反射する。従って、直線偏光を回帰反射する
ときに偏光特性が図５のΔα，ｂ／ａが大きくなって反
射する回帰形反射板を用いた従来例のものと違って、透
明フィルム２５等のように複屈折特性或は旋光特性を有
する透明体を確実に検出することができる。

【００３２】尚、上記実施例では、既存の回帰形反射板
２１の反射面裏側にアルミニウム蒸着膜２４を形成する
ようにしたが、これに代えて、コーナキューブの反射面
と同一角度を成すように凹凸状に形成された素材表面に
金属を蒸着するようにしてもよい。また、金属板を精密
プレス成形によりコーナキューブの反射面と同一角度を
有するように形成してもよい。この場合、入射側の屈折
率は１に近い程、図５に示すΔα，ｂ／ａともに小さく
することができる。

【００３３】また、ＬＥＤ１４に代えて、レーザダイオ
ードを用いるようにしてもよい。この場合、レーザダイ
オードから投光されるレーザ光は直線偏光しているの
で、偏光フィルタ１６を削減することができる。

【００３４】さらに、上記実施例では、偏光フィルタ１
６，１９の偏光方向を互いに直交するように設定した
が、フォトダイオード１７の前面に設けられた偏光フィ
ルタ１９の偏光方向を回帰形反射板２１により回帰反射
された楕円偏光の長軸方向と直交するように設定しても
よい。この場合、回帰形反射板２１から直接到達した楕
円偏光はフォトダイオード１７に到達しにくくなるの
で、透明フィルム２５を一層確実に検出することができ
る。

【００３５】図６は本発明の第２実施例を示しており、
第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分についてのみ説明する。即ち、ＬＥＤ１
４及びフォトダイオード１７に対応して投光用光ファイ
バ２６及び受光用光ファイバ２７が光電スイッチ本体１
１に装着されていると共に、各光ファイバ２６，２７の
先端にレンズ２８，２９を介して互いに直交する方向の
偏光方向を有する偏光フィルタ３０，３１が配設されて
いる。

【００３６】上記構成の場合、ＬＥＤ１４からの光は投
光用光ファイバ２６及び偏光フィルタ３０を通じて投光
されるので、投光用光ファイバ２６からは偏光フィルタ
３０によって直線偏光が投光される。また、回帰形反射
板２１から回帰反射された楕円偏光は、偏光フィルタ３
１及び受光用光ファイバ２７を通じてフォトダイオード
１７に到達する。このとき、回帰形反射板２１からの楕
円偏光の偏光特性は光電スイッチ本体１１から投光され
た直線偏光に近似しているので、フォトダイオード１７
の受光量は極めて少ない。

【００３７】そして、検出領域に透明フィルム２５が位
置すると、偏光フィルタ３１に到達する楕円偏光の偏光
特性が変化するので、偏光フィルタ３１及び受光用光フ
ァイバ２７を通じて光がフォトダイオード１７に到達す
るようになる。この結果、フォトダイオード１７からの
受光信号の信号レベルが増大して光電スイッチ本体１１
から検出信号が出力されるので、第１実施例と同様に、
透明フィルム２５を確実に検出することができる。

【００３８】図７は本発明の第３実施例を示している。
即ち、光電スイッチ本体１１内には直線偏光分離手段た
る偏光ビームスプリッタ３２が配設されており、その偏
光ビームスプリッタ３２の直交する軸に対応してＬＥＤ
１４及びフォトトランジスタ１７が配設されている。ま
た、偏光ビームスプリッタ３２を挟んでＬＥＤ１４と対
向した位置にはレンズ３３を介して偏光面保存形光ファ
イバ３４が光電スイッチ本体１１に装着されていると共
に、その偏光面保存形光ファイバ３４の前面にレンズ３
５が配設されている。

【００３９】上記構成の場合、ＬＥＤ１４からの光は偏
光ビームスプリッタ３２を通過するときに直線偏光に変
換されて偏光面保存形光ファイバ３４を通過するので、
偏光面保存形光ファイバ３４からは直線偏光が投光され
る。そして、回帰形反射板２１で回帰反射した楕円偏光
は、その偏光特性を維持した状態で偏光面保存形光ファ
イバ３４を通過して偏光ビームスプリッタ３２に到達す
る。このとき、偏光ビームスプリッタ３２に到達した楕
円偏光は偏光ビームスプリッタ３２から投光された直線
偏光の偏光特性に近似しているので、偏光ビームスプリ
ッタ３２からフォトダイオード１７に反射される直線偏
光の光量は極めて少ない。

【００４０】そして、検出領域に透明フィルム２５が位
置すると、偏光面保存形光ファイバ３４を通過して偏光
ビームスプリッタ３２に到達する楕円偏光の偏光特性が
変化するので、偏光ビームスプリッタ３２からフォトダ
イオード１７に反射される光量が増大するようになる。
この結果、フォトダイオード１７からの受光信号の信号
レベルが増大して信号処理回路２０から検出信号が出力
されるので、第１実施例と同様に、透明フィルム２５を
確実に検出することができる。この場合、偏光ビームス
プリッタ３２が偏光フィルタの作用を兼ねると共に、光
ファイバは１本で済むので、光ファイバを利用しなが
ら、第２実施例のものに比べて、全体の構成を簡単化す
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の光電スイッチによれば、回帰形反射板を、これ
の反射面が金属面から形成したので、透明体を確実に検
出することができるという優れた効果を奏する。

【００４２】請求項２記載の光電スイッチによれば、投
光手段を、レーザ光を投光する素子から構成したので、
投光手段の構成を簡単化することができる。

【００４３】請求項３記載の光電スイッチによれば、投
光手段を、先端に偏光フィルタが設けられた光ファイバ
を通じて投光すると共に、受光手段を、先端に偏光フィ
ルタが設けられた光ファイバを通じて受光するように構
成したので、光ファイバを利用しながら、透明体を確実
に検出することができる。

【００４４】請求項４記載の光電スイッチによれば、投
光手段を、直線偏光分離手段及び偏光面保存形光ファイ
バを通じて投光すると共に、受光手段を、前記偏光面保
存形光ファイバ及び前記前記直線偏光分離手段を通じて
受光するように構成したので、光ファイバを利用した構
成を簡単化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における全体を検出状態で
示す概略図

【図２】非検出状態で示す図１相当図

【図３】回帰形反射板の正面図

【図４】回帰形反射板の縦断面図

【図５】コーナキューブにより直線偏光が楕円偏光に変
換される状態を示す模式図

【図６】本発明の第２実施例を示す図２相当図

【図７】本発明の第３実施例を示す図２相当図

【図８】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は光電スイッチ本体、１２は投光手段、１３は受光
手段、１４はＬＥＤ，１７はフォトトランジスタ、１
６，１９は偏光フィルタ、２１は回帰形反射板、２４は
アルミニウム蒸着膜（金属面）、２５は透明フィルム
（透明体）、２６，２７は光ファイバ，３０，３１は偏
光フィルタ、３２は偏光ビームスプリッタ（直線偏光分
離手段）、３４は偏光面保存形光ファイバである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線偏光を投光する投光手段及びこの投
   光手段からの直線偏光の偏光方向と略直交する直線偏光
   を受光する受光手段が並設された光電スイッチ本体と、
   この光電スイッチ本体と対向配置された回帰形反射板と
   を備えた光電スイッチにおいて、 前記回帰形反射板は、これの反射面が金属面から形成さ
   れていることを特徴とする光電スイッチ。
2. 【請求項２】 投光手段は、レーザ光を投光する素子か
   ら構成されていることを特徴とする請求項１記載の光電
   スイッチ。
3. 【請求項３】 投光手段は、先端に偏光フィルタが設け
   られた光ファイバを通じて投光すると共に、受光手段
   は、先端に偏光フィルタが設けられた光ファイバを通じ
   て受光するように構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の光電スイッチ。
4. 【請求項４】 投光手段は、直線偏光分離手段及び偏光
   面保存形光ファイバを通じて投光すると共に、受光手段
   は、前記偏光面保存形光ファイバ及び前記直線偏光分離
   手段を通じて受光するように構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の光電スイッチ。