JPH09329669A

JPH09329669A - 透明物体の光学的検出方法及びその光学的検出装置及び受光装置並びにこれら方法又は装置を用いた透明容器の液体注入方法

Info

Publication number: JPH09329669A
Application number: JP8173014A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 武史山本; Tetsuya Uno; 徹也宇野; Hayami Hosokawa; 速美細川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】透明物体の有無の検出を正確に、しかも簡単
な手段で検出することができ、ローコストで製造するこ
とができ、使い勝手も良好な透明物体の光学的検出方法
及び、その光学的検出装置及び、受光装置及び、これら
を用いた透明容器の液体注入方法を提供する。【解決手段】投光部１と受光部２とを、投光部１から
出射する光が受光部２に入射するよう配置し、投光部１
から光を出射させて、投光部１から受光部２に至る光路
中に、透明物体Ｐが存在するときと存在していないとき
の受光部２における入射光Ｖ２の光強度分布に基づい
て、透明物体Ｐの有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的検知手段に
よって透明物体の有無を検知する透過型の光電センサを
用いた透明物体の光学的検出方法及び装置に関し、とく
に受光部に入射する光強度分布の変化をとらえて透明物
体の有無を検知する透明物体の光学的検出方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、透明物体を光学的に検出する装置
として、図２２に示すような、投光部１と受光部２とに
よって構成されており、例えばペットボトルの如き透明
物体Ｐを搬送するベルトコンベア７をはさむ位置に、投
光部１と受光部２とを対向して備えられた透過型の透明
物体の光学的検出装置がある。この検出装置は、投光部
１から出射される出射光Ｖ１が、ベルトコンベア７によ
り搬送されてくる透明物体Ｐに入射すると、透明物体Ｐ
といえども光の透過率は透明物体がない空気中よりも劣
るためこれを通過する光は光量が低下してその透過光に
光量変化が生じ、この光量変化を受光部２で検出するよ
うになっている。

【０００３】しかしながら、この種の検出装置は、
（ａ）透明物体Ｐが透過率の高い物体であると、これに
光が透過したときの光量減少が小さくなって安定した検
出ができないこと、及び、（ｂ）透明物体Ｐの形状、あ
るいは厚さによるレンズ効果によって透過光が受光部２
に向けて集光して、透過光の光強度が検出物体がない状
態と同等あるいは増加する場合があり、このため、実際
には透明物体Ｐに出射光Ｖ１が透過しているにもかかわ
らず、受光部２では透明物体Ｐを検出しないことがあ
る。

【０００４】これら問題点を解消する検出装置として、
図２３に示すように、投・受光部３と回帰反射板４とに
よって構成され、例えばペットボトルの如き透明物体Ｐ
を搬送するベルトコンベア７の搬送方向に対して、投・
受光部３から出射される出射光Ｖ１の出射方向が直角方
向に向く位置に投・受光部３を設置し、ベルトコンベア
７を挟んだ位置に出射光Ｖ１の回帰反射板４を設置し、
出射光Ｖ１と反射光Ｖ３とからなる２回の投光を透明物
体Ｐに透過させることにより、光量の減少量を大きくす
ることができる、回帰反射型の透明物体の光学的検出装
置がある。

【０００５】しかしながら、このように、出射光Ｖ１と
反射光Ｖ３とにより光が２回、透明物体Ｐを通過する
と、反射光Ｖ３が透明物体Ｐを通過したときには、とく
にその透過光が拡がる方向に大きくなって、隣り合う透
明物体Ｐを誤って検知するという新たな課題が生じるこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
課題を解消するために提案されたものであり、投光手段
から出射する光が受光手段に入射するよう配置し、投光
手段から光を出射させて、投光手段から受光手段に至る
光路中に、透明物体が存在するときと存在していないと
きの受光手段における入射光の光強度分布に基づいて、
透明物体の有無を判別したり、あるいは、集光手段によ
って集束される光の拡がり範囲に基づいて光強度分布を
受光手段で検出し、この検出結果に基づいて透明物体の
有無を判別したり、あるいは、受光手段での受光の拡が
りの分布を検出することによって、透明物体の有無の検
出を正確に、しかも簡単な手段で検出することができ、
ローコストで製造することができ、使い勝手も良好な透
明物体の光学的検出方法及び、その光学的検出装置及
び、受光装置及び、これら方法並びに装置を用いた透明
容器の液体注入方法に関する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の透明物体の光学的検出方法は、投光手段と
受光手段とを、投光手段から出射する光が受光手段に入
射するよう配置し、投光手段から光を出射させて、投光
手段から受光手段に至る光路中に、透明物体が存在する
ときと存在していないときの受光手段における入射光の
光強度分布に基づいて、透明物体の有無を判別するもの
である。

【０００８】この検出方法において、被検出物体である
上記透明物体は、透明ガラスウエハ、ＬＣＤガラス基
板、透明のＰＥＴボトルや透明ビンなど、透明な素材で
形成されているものが含まれ、その透明程度も、有色又
は無色の半透明のものも含まれる。本検出方法に使用さ
れる投光手段は、白熱ランプ、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダ
イオード）、レーザー光などの発光体があり、これらの
うちでも、赤外色または赤色のＬＥＤが光の波長が長い
ことによる光の拡散が小さく、簡単な構成ゆえに小型で
しかもローコストに製造できる。また、受光手段は、受
光により抵抗値が変化する材料（光導電体）であるホト
セル、ホトダイオード、ホトトランジスタなどで構成さ
れ、とくに、光受光面と光導電体とが光ファイバで接続
され、受光面に複数本の光ファイバの端面が並べられ、
この光ファイバの端面から光ファイバ内に入射光を取り
入れる構造のものが光強度分布をとらえ易い。

【０００９】投光手段と受光手段は、透明物体の搬送ラ
インをはさむ位置に対向するように備えられ、透明物体
は空気よりも光の屈折率が高いために、これに発散光が
入射すると、屈折率の差によりビームの拡がりが小さく
なる。このため、透過光は、透明物体がない場合よりも
光路長が短くなって、受光手段に入射される入射光の光
強度分布に、屈折率の差による変化が生じる。本発明は
この光強度分布の変化をとらえて、透明物体の有無の判
別を行うようにしたものであり、光強度分布の変化は、
例えば受光手段に複数本の光ファイバが用いられている
ものにおいては、個々の光ファイバに入射された光をそ
の強度（照度）に合わせて増幅し、これを電気信号に変
換させることによって検出される。なお、本構成は、発
光手段と受光手段とを対面させて設置するものに限定さ
れることなく、例えば、投光手段と受光手段とを対向方
向に向けないで、略同一箇所に一体又は別個に設置し、
搬送ベルトをはさんだ投光方向に反射板を備え、この反
射板による反射光を受光手段で検知する方法も含まれ
る。

【００１０】また、本発明の透明物体の光学的検出方法
は、前記方法に加えて、受光手段として集光手段を備え
ており、この集光手段によって集束される光の、所定面
上における拡がり範囲に基づいて光強度分布を検出し、
この検出結果に基づいて透明物体の有無を判別するもの
であってもよい。

【００１１】この光学的検出方法においては、受光手段
に透明物体を透過した透過光の光スポットを受光面に集
光させる集光手段をさらに有しており、この集光手段と
しては、透明物体を透過した後の光が受光手段に至るま
での光の通過エリア内に設置される、例えば凸レンズの
如き集光可能なレンズが挙げられる。このように透過光
を集光させることにより、透過光の拡散を防ぎ、しかも
隣り合う透明物体にまで透過光（入射光）が拡散して隣
り合う透明物体を検出するという事態が防止されるの
で、透明物体の有無検知を一層正確に行うことができ
る。なお、凸レンズは、円板形状のもの、矩形状のもの
など各種の形状のものがあるが、そのレンズとなる厚み
が、ｘ軸とｙ軸方向に同一のものの他、ｘ軸とｙ軸方向
に異なったものにして、集光スポットが円形の他、ｘ軸
とｙ軸方向において変化するものであれば、光強分布を
的確に捕らえ易い。

【００１２】また、本発明の透明物体の光学的検出方法
は、前記何れかの方法に加えて、受光手段として、非点
収差を発生させる集光手段を備えており、この集光手段
によって収束される光の光強度分布を検出し、この検出
結果に基づいて透明物体の有無を判別するものであって
もよい。

【００１３】この光学的検出方法においては、レンズや
透明傾斜板を設けて、ｘ軸とｙ軸方向に屈折率の違いを
もたせて、受光部に非点収差を持った光束を形成させ、
２箇所で互いに直交する線分上に結像させて行う。この
２つの結像位置の中間領域で非点光束は楕円形スポット
をしているが、ある位置では、円形スポット状態が存在
し、また円形スポット位置の前後で楕円形スポットの長
軸と短軸が反転し、透明物体が投光エリア内に位置して
いない時には、円形の集光スポットが形成され、透明物
体が投光エリア内に位置している時には、投光手段から
レンズまでの光路長が短くなるため、レンズの集光位置
がレンズより離れる方向にずれて非点収差を生じる。こ
れにより、受光部に楕円形の集光スポットが形成され、
この集光スポットの形状の変化により透明物体の有無の
検知が行われる。

【００１４】また、本発明の透明物体の光学的検出装置
は、物体検出用の光を出射する投光手段と、この投光手
段から出射した光を受光する受光手段とによって構成さ
れており、受光手段は、この受光手段における投光手段
から出射した光の光強度分布に基づいて、投光手段から
受光手段に至る光路中に透明物体が存在する状態と存在
しない状態とを判別するように構成されているものであ
る。

【００１５】この光学的検出装置は、前述した透明物体
の光学的検出方法に基づく装置である。

【００１６】また、本発明の受光装置は、非点収差を有
する集光手段と、集光手段によって集束される光が入射
する位置に配置され、直交する２方向の光の拡がりの大
きさの相違を検出可能に設けられた複数の受光領域を有
する光検出手段と、によって構成されているものであ
る。

【００１７】この受光装置は、上記検出方法における受
光手段として使用することを考慮しているが、その他の
装置の投光手段に対向させて用いても構わない。直交す
る２方向の光の拡がりの大きさの相違を検出可能に設け
られた複数の受光領域を有する光検出手段とは、少なく
ともｘ軸とｙ軸方向に複数の受光素子が位置するもので
あり、光の拡がりの大きさの相違は、ｘ軸とｙ軸方向と
で異なった拡がりを有することをいう。このように受光
領域を広げることによって、より正確な検出結果が得ら
れる。光検出手段は、具体的には、前述したような光フ
ァイバの端面によるものが挙げられるが、これに限定さ
れるものではなく、他の検出手段、例えばフォトトラン
ジスタ、フォトダイオード、ＣＤセル等のようなもので
あっても構わない。

【００１８】また、本発明の受光装置は、集光手段と、
集光手段によって集束される光が入射する位置に配置さ
れ、光の拡がりの大きさを検出可能に設けられた複数の
受光領域を有する光検出手段と、によって構成されてい
るものであってもよい。

【００１９】この受光装置において、光の拡がりの大き
さを検出可能に設けられた複数の受光領域は、例えば、
複数本を束ねた１組の光ファイバの端面を受光部の中央
部に位置させ、その外周に他の組の光ファイバの端面を
揃えて位置させたものなどが挙げられ、このように構成
することによって、より正確な透明物体の検出結果が得
られるようになる。

【００２０】また、本発明の透明容器の液体注入方法
は、中身詰めのための注入ノズルが配置され、これに対
応して、透明容器の液面検知相当箇所に、上記の何れか
に記載の透明物体の光学的検出方法、または上記透明物
体の光学的検出装置、または受光装置、による液面検知
手段が備えられており、ボトル検出があると、注入ノズ
ルより透明容器内に液体の注入を開始し、注入されてい
る液体の水面が所定高さになると、前記液面検知手段が
これを検知してその注入を終了させるものである。

【００２１】このように透明容器内の中身詰めを行う装
置は従来から存在していたが、従来の装置は、透明容器
内に充填するものが、例えば水や透明性の高い飲料水を
注入する際には、その液面の検知センサによる投光が容
器や水で大きく屈折して、特に投光を大きくする方向に
拡大したりなどして、正確な液面の検出が得られ難かっ
た。これに対して上述した本構成の各手段を利用する
と、容易かつ正確に液面の検出結果が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図１は透明物体の光学的検出装置による発散光
が透明物体を通過することによる光源位置の光路長変化
を示した図であり、本発明の理解の前提となる基本原理
を示す図である。（本発明の基本原理）図１に示すように、投光手段１か
ら発散された発散光Ｖｓのエリアをさえぎるように透明
物体Ｐ１が位置すると、透明物体Ｐ１は、空気よりも光
の屈折率が高いため、ここに発散光Ｖｓが入射すると、
屈折率の差によりα°内側に屈折し、光ビーム（発散光
Ｖｓ）の拡がりが小さくなる。このため、光路長は透明
物体Ｐ１がない場合よりもＬの長さ分だけ短くなるとい
う性質がある。すなわち、受光部２に対して光源である
投光手段１が近づくという現象が生じ、受光部２には屈
折率の差による入射光の光強度分布に変化が生じる。本
発明はこの光強度分布の変化を検出して、透明物体Ｐ１
の有無の判別を行なおうとするものである。

【００２３】この透明物体の有無の判別は、図２に示す
透明物体検知の信号処理方法によって行われる。この方
法は、図示していない受光部の複数の受光素子における
透明物体がない場合の夫々の受光量Ａｏ，Ｂｏを中心と
し、その上下に閾（しきい）値Ｅ，Ｅを設定する。Ａ
ｏ，Ｂｏからの閾値の幅Ｆ，Ｆは、検出装置が判別可能
な最小検出幅とする。検出方法は、複数の受光素子の何
れか又は双方の受光信号が、上下の閾値Ｅ，Ｅの範囲内
から出た場合を検出物体ありと判別する。すなわち、受
光信号が閾値の範囲内から出る場合のＯＲ出力をとる。
これにより、検出物体あり、なしで受光部に入る投光ス
ポット全体の光量変化が少ない場合でも、各受光部での
空間的光量分布の変化を検出することができるため、安
定した検出が可能になる。さらに、２つの受光信号（例
えばＡ，Ｂ）について、Ａ−Ｂ、Ａ／Ｂなどの判別を加
えることにより、検出の安定性はさらに向上する。な
お、出力信号Ｋの一部において大きく突出した箇所Ｋ’
があるのは、透明物体のレンズ効果により光量が増加し
たことによるものである。

【００２４】（実施形態１）本発明を具体化した実施形
態１による光学的検出装置１００の構成を図３に示し、
図３における受光部２の各構成を図４（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示す。図３に示すように、本装置１００は投光
部１と受光部２と凸状のレンズ６とによって構成されて
おり、投光部１から出射する出射光Ｖ１が受光部２に入
射するように、投光部１と受光部２とを対抗させて配置
し、この出射光Ｖ１の照射範囲の受光部２近傍箇所に、
レンズ６が配設され、投光部１とこのレンズ６との間の
出射光Ｖ１の照射エリアを横切る方向に透明物体Ｐが通
過するようになっている。投光部１から出射される出射
光Ｖ１は、やや発散気味になっており、レンズ６は上下
（ｙ軸）方向にやや傾けて配設し、出射光Ｖ１がｘ軸方
向に長い偏平形状となるようにしてある。その理由は後
述する。

【００２５】受光部２は、その前面から見ると、例え
ば、図４（ａ）の如き、複数本の光ファイバの端面から
なる受光素子Ｆａ，Ｆａ、Ｆｂ，Ｆｂを、ｘ，ｙ軸方向
にそれぞれ複数配設させた構成となっている。また、図
４（ｂ）に示すように、ｘ軸，ｙ軸の両方向にファイバ
の受光素子Ｆａ，Ｆａ、Ｆｂ，Ｆｂを多数配設したもの
であっても構わなく、また、図４（ｃ）に示すように、
受光素子となる４分割フォトダイオード（ＰＤ）を、ｘ
軸，ｙ軸の両方向に位置するように配設したものであっ
ても構わない。要するに、受光素子Ｆａ，Ｆｂが少なく
ともｘ軸，ｙ軸方向に位置するものであればその配設形
状は問わない。

【００２６】また、図５に示すように、凸状のレンズ６
を傾けずにその受光部２方向の面部近傍箇所の投光エリ
ア内に、ｙ軸方向に傾斜させた透明傾斜板７を備えて、
この透明傾斜板７の傾きによる光の屈折率を利用して、
出射光Ｖ１がｘ軸方向に偏平形状となるように構成した
ものであっても構わなく、さらにまた、図６に示すよう
に投光エリア内にシリンドリカルレンズ６Ａを備えたも
の、また図示していないがトーリックレンズを備えたも
のであっても構わない。

【００２７】上記の図３乃至図５に示すように、レンズ
６を傾け、あるいは透明傾斜板７を設けて、ｘ軸とｙ軸
方向に屈折率の違いをもたせると、図７（ａ）（ｂ）に
示すように、入射光Ｖ２は図示しない受光部において、
非点収差を持った光束となり、２箇所で互いに直交する
線分上に結像する。この２つの結像位置の中間領域で非
点光束は楕円形スポットをしており、とくに、ある位置
では、円形スポット状態が存在する。円形スポット位置
の前後で楕円形スポットの長軸と短軸が反転する。

【００２８】このため、透明物体が投光エリア内に位置
していない場合には、図８（ａ）に示すように、受光素
子Ｆａ，Ｆａ、Ｆｂ，Ｆｂに均等に入射するような、円
形の集光スポットＧ１が形成され、受光量はＦａ＝Ｆｂ
の状態となるが、透明物体が投光エリア内に置かれるこ
とにより、前述したようにレンズまでの光路長が短くな
るため、レンズの集光位置がレンズより離れる方向にず
れて非点収差が生じる。このため、図８（ｂ）に示すよ
うに、楕円形の集光スポットＧ２がｘ軸方向に長く形成
され、いわばＦａ＜Ｆｂとなり、この集光スポットの形
状の変化により透明物体の有無が検知できる。なお、図
示していないが、ｙ軸方向が結像スポットの楕円の長軸
となる位置に受光部を配置してもよく、この場合、受光
量の変化は、Ｆａ＜Ｆｂの状態からＦａ＝Ｆｂとなる。
以上のように、非点収差によるビームの拡がりの方向
が、直交するｘ，ｙ方向に拡がりをもつため、受光部２
もｘ軸，ｙ軸方向別々に拡がりをもった配置（図４、図
７等）にすることで、受光量の変化が最大に出るため、
この配置により最も安定した検出が可能となる。

【００２９】上記実施形態の効果を説明する。第１に、
透過型のセンサであるため、受光部に入射する投光ビー
ムの拡がりが少なくて済み、検出幅を小さくでき、隣り
合った透明体の判別が可能となる。第２に、複数の受光
部を空間的に異なった位置に配置しているため、受光部
に入射する光強度がレンズ効果によって検出物体なしの
時と同等あるいはそれ以上になっても、強度分布の違い
があれば、検出可能で、検出能力の向上が図れる。第３
に、非点収差を発生させる光学系を用いることにより、
複数の受光手段への受光光量の変化度合がさらに大きく
なるため、検出精度が向上する。第４に、レンズ自体を
傾けることによって非点収差を発生させることで、単純
かつ低コスト化、受光部の小型化が図れ、また、レンズ
と傾斜透明平行平板を配置したものでは、コストダウン
が図れる。第５に、受光部に光ファイバを用いること
で、受光部の構成が簡単になり、ヘッド部の小型化が図
れ、４分割ＰＤを使用するよりも、外部ノイズに強く、
さらに配置の自由度が増す。

【００３０】本発明は、上述したような投光部１と受光
部２とを対向させて配設したものを限定したものではな
く、例えば図９に示すように、投光部１と受光部２とを
同一方向に配設させ、投光部１による投光を鏡面１２で
反射させて受光部２で受光するする反射型の装置にした
ものであっても構わない。

【００３１】図１０は上記のような光学的検出装置にお
ける信号処理用の回路図であり、２つの受光素子２（Ｆ
ａ，Ｆｂ）による検出信号Ａ，Ｂは、増幅器８，８を経
て、各々の最小検出幅で上下閾値を設定する２つのウイ
ンドゥコンパレータ２２，２２に入力され、さらに、各
々の増幅器８，８と他の２つのウインドゥコンパレータ
２２，２２との間には、減算（Ａ−Ｂ）回路２０、除算
（Ａ／Ｂ）回路２１が接続されている。論理回路（ＯＲ
回路）２３から何れかの信号が選択され、検出物体の有
無判別を行ってもよい。検知信号が出力され、

【００３２】図１１は他の例による回路図であり、２つ
の受光素子２（Ｆａ，Ｆｂ）からの検出信号は、増幅器
８を経て、減算（Ａ−Ｂ）回路２０（Ａ／Ｂ回路、また
はＡ−Ｂ／Ａ＋Ｂ回路であってもよい）に入力され、さ
らに判別器２４から判別信号が出力される構成になって
いる。上記実施形態１の場合は、この回路でもよいが、
下記の実施形態については先の図１０の回路の方が望ま
しい。

【００３３】（実施形態２）実施形態２は、実施形態１
と受光部の構成が異なり、投光部は実施形態１に示した
ものが用いられる。図１２（ａ）は受光部２を受光面か
ら見た拡大図、（ｂ）は同じく受光部とレンズによる集
光位置を示す側面図である。図１２（ｂ）において、実
線は検出物体なしのときの受光部２のＦａに入射する光
束、破線は検出物体を透過して曲げられ受光部２のＦｂ
に入射する光束を示している。受光部２は、複数に束ね
た光ファイバ端面からなる受光素子Ｆａを中心とし、そ
の周りに同心円状に配置した光ファイバ端面からなる受
光素子Ｆｂを配設して構成されている。レンズ６及び受
光部２は、受光部２に入射光束が集光するように配設さ
れている。このため、図示しない透明物体を通過あるい
は反射した光は、透明物体なしのときと比べて、投光ビ
ームとは、必ず異なったビームの方向形状をとる。例え
ば、カットグラスやＰＥＴボトルなどのように透明物体
が複雑な形状の場合には、特に、透過光の方向の変化は
大きい。このように、透明物体が投受光間にある場合に
は、レンズへ入射する光束は曲げられ、曲げられた光束
はレンズを介して受光素子Ｆｂの何れかのファイバに入
射するようになる。このため、受光素子Ｆａ，Ｆｂによ
る受光量変化を、上述した回路により信号処理を施すこ
とにより、安定な検出を行うことができる。

【００３４】上記実施形態２の検出方法における、検出
対象物体である透明物体の大きさは、受光部２及びレン
ズ６の大きさに影響されない。投光部より発せられた光
のうち、レンズ６に入射する光ビームのエリア内で投光
ビームの光線の向きに変化が起これば、図１３（ａ）
（ｂ）のＧ３，Ｇ４に示すように受光量が変化するから
である。また、図１４に示すように、前記エリア内に検
出物体Ｐ１全体が入っている場合でも、レンズ６を介し
て受光領域に入射する光線は、その向きに変化が起きる
ため、検知可能である。また、図１５に示すように、前
記エリア内に、このエリアに比べて十分な大きな検出物
体Ｐ２が入っている場合でも検出可能である。

【００３５】（実施形態３）実施形態２で述べたよう
に、透過型においては、物体検出位置に透明物体がある
場合には、光束の方向が変わると同時に、強度分布も変
化する。これに対し、実施形態３においては、図１６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、レンズを用いないで、
複数の受光手段を空間的に離れた位置に配置したもので
ある。具体的な受光手段としては、受光部２内に光ファ
イバ端面からなる受光素子Ｆａ，Ｆｂを、それぞれ、ｘ
軸方向に大きく間隔を設けて配設したもの、または図１
６（ｃ）に示すように、受光素子Ｆａ，Ｆｂを、それぞ
れ、ｙ軸方向に大きく間隔を設けて配設したものとなっ
ている。

【００３６】このように構成すると、ある１つの受光フ
ァイバに入射する透過光の光量が、検出物体なしの場合
と比べて、透明物体のレンズ効果により同等程度になっ
たとしても、他方の受光部に同じようにレンズ効果が働
くという可能性は極めて低いので、実施形態１で示した
信号処理を用いることで、安定な検出が可能である。な
お、本実施形態による信号処理は、図１０の回路により
行えばよい。また、受光部２のファイバの配置は、上記
の他に、例えば、実施形態２の配置でもよく、空間的に
複数の受光部が離れた配置であればよい。本実施形態で
は、受光部２が非常に単純になり、ローコストに製造で
き、また受光の位置合わせも容易である。

【００３７】（実施形態４）図１７は、被検出物体であ
るペットボトル等の透明物体Ｐを検出するセンサ装置４
００の具体的な使用例を示す図である。ベルトコンベア
７上に載せられて搬送される透明物体Ｐを挟んでセンサ
装置４００を構成する投光部１と受光部２とが対向して
設けられている。このセンサ装置４００は、ボトルの製
造、検査ライン、又はボトルの中身詰めライン等に利用
され、また、ボトル個数のカウントや同期センサとして
の利用が可能である。

【００３８】図１８は、透明フイルムシートを検出する
センサ装置５００の具体的な使用例を示す図である。透
明フイルムシート６２の製造ラインにおいて、ローラ等
により搬送されてくる透明フイルムシート６２を挟ん
で、投光部１と受光部２が対向して設けられている。成
形されたフイルムの巻き取りを行う際におけるフイルム
切れ検知等に利用できる。また、フイルムのエッジ付近
にセンサ装置を配置することで、フイルムのズレを検知
することも可能である。

【００３９】（実施形態５）図１９は、ＰＥＴボトルあ
るいは透明ガラスビンの中身詰めを行う工程で用いられ
るセンサ装置６００の具体例を示す図である。この例で
は、図１７に示した構成に加えて、中身詰めのための注
入ノズル６３が配置され、これに対応して、液面検知の
ための発光部１０１と受光部２０１とが設けられてい
る。この工程での動作は、図２０のフローチャートに示
すように、ボトル検出（＃１）があると、搬送をストッ
プし（＃２）、注入ノズルが下降し（＃３）、注入を開
始する（＃４）。注入が終了すると（＃５）、注入ノズ
ルが上昇し（＃６）、搬送装置の搬送を再開して（＃
７）、再び＃１に戻る。

【００４０】図２１は本センサ装置６００の回路図であ
り、受光素子Ｆａ，Ｆｂから判別器２４までの構成は上
述の通りであり、判別器２４及び液面検知センサ６５の
出力がコントローラ６７に供給され、コントローラ６７
はボトル搬送制御装置６８、注入ノズル位置制御装置６
９、及び注入弁開閉制御装置７０を制御する。この構成
により、上述したＰＥＴボトルや透明ガラスビンなどの
透明容器の中身詰め動作が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次のよう
な効果を奏する。第１に、投光手段と受光手段とを、投
光手段から出射する光が受光手段に入射するよう配置し
て、投光手段から受光手段に至る光路中に、透明物体が
存在するときと存在していないときの受光手段における
入射光の光強度分布に基づいて、透明物体の有無を判別
するようにしたので、透明ガラスウエハ、ＬＣＤガラス
基板、透明のＰＥＴボトルや透明ビンなど、少なくとも
透明な素材で形成されているものであれば、あらゆるも
のの有無の検出を容易に行うことができる。しかも、受
光部に入射する投光ビームの拡がりが小さくて済み、検
出幅を小さくすることができる。このため、隣り合った
透明物体を誤って検出するといった事態を防ぐことがで
きる。また、受光部に入射する光強度が、透明物体のレ
ンズ効果によって、検出物体なしのときと同等あるいは
それ以上になっても、強度分布の違いがあれば、透明物
体を検出しているのか否かの判断は極めて容易にするこ
とができるため、検出能力の向上を図ることができる。

【００４２】第２に、非点収差を発生させる光学系を用
いることにより、複数の受光手段への受光光量の変化度
合いがさらに大きくなるため、検出精度が向上する。と
くにこの非点収差の発生を、レンズを傾けたり、透明斜
板で行うことによって、単純な構成で行うことができ、
また容易に小型にすることができ、ローコストに製造す
ることができる。

【００４３】第３に、受光部が光の拡がりの大きさの相
違を検出可能な複数の受光領域を有するものとすること
により、この受光部の受光素子として光ファイバを用い
ることが可能で、それにより、受光部の構成が簡単にな
り、受光ヘッド部の小型化が可能となる。具体的には、
光ファイバの端面の位置を、ｘ軸及びｙ軸方向に連続さ
せたり、同方向に間隔をもたせたり、大径の円周線状に
連続して配設することによって、正確な透明物体の検出
が可能になり、外部ノイズに対しても強く、また、その
配置の自由度も増す。

【００４４】第４に、本発明の検出方法や検出装置を利
用したＰＥＴボトルや透明ガラスビンの中身詰めを行う
装置を利用すると、たとえこれら透明容器内に透明の液
体（例えば水など）を充填する際でも、その充填量のス
トップ位置を正確に検出することができるので、安定し
た充填ラインを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る透明物体の光学的検出装置による
発散光が透明物体を通過することによる光源位置の光路
長変化を示す図である。

【図２】透明物体検知の信号処理方法を示すグラフであ
る。

【図３】本発明の実施形態１による透明物体の光学的検
知方法を示す側面図である。

【図４】（ａ）は受光素子たる光ファイバ端面をｘ軸及
びｙ軸方向に並べて示す図であり、（ｂ）は受光素子た
る光ファイバ端面をｘ軸及びｙ軸方向に多数並べて示す
図であり、（ｃ）は４分割ＰＤで構成した受光素子を示
す図である。

【図５】直立させたレンズと透明斜板とを組み合わせて
非点収差を発生させる本発明の光学的検知方法を示す図
である。

【図６】投光エリア内にシリンドリカルレンスを備えた
透明物体の検出方法を示す斜視図である。

【図７】（ａ）はｙ軸方向に傾斜させたレンズにより非
点収差を発生させる方法を示した平面図であり、（ｂ）
は同じく側面図である。

【図８】（ａ）は投光エリア内に透明物体がないときに
おける受光部に入射された集光スポットを示す図であ
り、（ｂ）は同じく透明物体があるときの集光スポット
を示す図である。

【図９】投光部と受光部とを同一方向に配設して投光を
鏡面で反射させて受光部に入射させる反射型の検出装置
を示す図である。

【図１０】透明物体の検出装置における信号処理を行う
回路図である。

【図１１】同じく他の例による信号処理を行う回路図で
ある。

【図１２】（ａ）は本発明の実施形態２における受光部
を受光面から見た拡大図、（ｂ）は同じく受光部とレン
ズによる集光位置を示す側面図である。

【図１３】（ａ）は本発明の実施形態２における受光部
を受光面から見た拡大図であって、小さな投光スポット
が中央に入射した状態を示す図、（ｂ）は同じく透明物
体によって屈折して大きな投光スポットが入射した状態
を示す図である。

【図１４】投光エリア内に小さな検出物体が位置すると
きの状態を示す図である。

【図１５】同じく大きな透明物体が位置するときの状態
を示す図である。

【図１６】（ａ）は本発明の実施形態３による透明物体
の検出装置を示す側面図であり、（ｂ）は受光素子がｘ
軸方向に大きな間隔をもって配設した受光面を示す図で
あり、（ｃ）は受光素子がｙ軸方向に大きな間隔をもっ
て配設した受光面を示す図である。

【図１７】被検出物体であるペットボトル等の透明物体
を検出するセンサ装置の具体的な使用例を示す斜視図で
ある。

【図１８】透明フイルムシートを検出するセンサ装置の
具体的な使用例を示す斜視図である。

【図１９】ＰＥＴボトルあるいは透明ガラスビンの中身
詰めを行う工程で用いられるセンサ装置の具体例を示す
斜視図である。

【図２０】同センサ装置の動作のフローチャートであ
る。

【図２１】同センサ装置の回路のブロック図である。

【図２２】従来における透過型の透明物体の光学的検出
装置を示す斜視図である。

【図２３】従来における回帰反射型の透明物体の光学的
検出装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１投光部（投光手段）２受光部（受光手段）６レンズ７透明傾斜板Ｆａ，Ｆｂ受光素子Ｐ透明物体６３注入ノズル１０１投光部（投光手段）１０２受光部（受光手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｖ 8/16 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光手段と受光手段とを、投光手段から
出射する光が受光手段に入射するよう配置し、前記投光
手段から光を出射させて、前記投光手段から受光手段に
至る光路中に、透明物体が存在するときと存在していな
いときの前記受光手段における入射光の光強度分布に基
づいて、透明物体の有無を判別することを特徴とする透
明物体の光学的検出方法。
【請求項２】前記受光手段として集光手段を備えてお
り、この集光手段によって集束される光の、所定面上に
おける拡がり範囲に基づいて光強度分布を検出し、この
検出結果に基づいて透明物体の有無を判別する請求項１
に記載の透明物体の光学的検出方法。
【請求項３】前記受光手段として、非点収差を発生さ
せる集光手段を備えており、この集光手段によって収束
される光の光強度分布を検出し、この検出結果に基づい
て透明物体の有無を判別する請求項１又は２の何れかの
項に記載の透明物体の光学的検出方法。
【請求項４】物体検出用の光を出射する投光手段と、
この投光手段から出射した光を受光する受光手段とによ
って構成されており、前記受光手段は、この受光手段における前記投光手段か
ら出射した光の光強度分布に基づいて、前記投光手段か
ら前記受光手段に至る光路中に透明物体が存在する状態
と存在しない状態とを判別するように構成されているこ
とを特徴とする透明物体の光学的検出装置。
【請求項５】非点収差を有する集光手段と、この集光
手段によって集束される光が入射する位置に配置され、
直交する２方向の光の拡がりの大きさの相違を検出可能
に設けられた複数の受光領域を有する光検出手段と、に
よって構成されていることを特徴とする受光装置。
【請求項６】集光手段と、この集光手段によって集束
される光が入射する位置に配置され、光の拡がりの大き
さを検出可能に設けられた複数の受光領域を有する光検
出手段と、によって構成されていることを特徴とする受
光装置。
【請求項７】中身詰めのための注入ノズルが配置さ
れ、これに対応して、透明容器の液面検知相当箇所に、
請求項１〜３の何れかに記載の透明物体の光学的検出方
法、または請求項４に記載の透明物体の光学的検出装
置、または請求項５，６の何れかに記載の受光装置によ
る液面検知手段が備えられており、ボトル検出がある
と、注入ノズルより透明容器内に液体の注入を開始し、
注入されている液体の水面が所定高さになると、前記液
面検知手段がこれを検知してその注入を終了させること
を特徴とする透明容器の液体注入方法。