WO2014103437A1 - 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

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 Download PDF

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WO2014103437A1
WO2014103437A1 PCT/JP2013/074071 JP2013074071W WO2014103437A1 WO 2014103437 A1 WO2014103437 A1 WO 2014103437A1 JP 2013074071 W JP2013074071 W JP 2013074071W WO 2014103437 A1 WO2014103437 A1 WO 2014103437A1
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light
reflector
photoelectric sensor
incident
reflected
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PCT/JP2013/074071
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裕正 古田
真 指宿
太 名畑
Original Assignee
パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/12—Reflex reflectors
    • G02B5/136—Reflex reflectors plural reflecting elements forming part of a unitary body
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • G01V8/14—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver using reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a reflector, a reflector reflection type photoelectric sensor, and a multi-optical axis photoelectric sensor.
  • a reflector reflection type photoelectric sensor is known (for example, Patent Document 1).
  • the light projecting part and the light receiving part are arranged in parallel, the light emitted from the light projecting part is reflected by the reflector, and is offset by a certain distance L with respect to the light projecting part.
  • Light is received by the received light receiving unit.
  • the reflector reflection type photoelectric sensor is configured to receive a light projecting unit and a light receiving unit when at least one of a light projecting optical path through which incident light incident on the reflector passes and a reflected light path through which reflected light reflected from the reflector passes are blocked. The presence of an object to be detected is detected between the parts.
  • the minimum detection size which is the minimum width of the detectable object is small.
  • the width of the object to be detected is equal to a certain distance L that is the offset amount between the light projecting part and the light receiving part
  • the object 60 to be detected is shown in FIG. 6B as a solid line.
  • the lower side of 48A and the upper side of the reflected light path 48B may be arranged to be blocked. In this case, the light emitted from the light projecting unit 20 and passing through the upper side of the detected object 60 is reflected by the reflector 24, passes through the lower side of the detected object 60, reaches the light receiving unit 22, and reaches the light receiving unit 22. The reflected light cannot be received.
  • the conventional reflector reflection type photoelectric sensor in order to block the reflected light from being received by the light receiving unit 22 regardless of the arrangement of the detection object, as shown by the one-dot chain line in FIG. It is necessary to expand the width of 60 to a length at which the light projecting optical path 48A and the reflected light path 48B are simultaneously cut off, and the minimum detection size is expanded to a width (L + ⁇ ) obtained by adding the light diameter ⁇ to the offset amount. There was a need. A technique for reducing the minimum detection size is desired.
  • the reflector disclosed in the present specification has a pair of reflecting surfaces orthogonal to each other, and reflects parallel light incident on one reflecting surface from the outside from the one reflecting surface to the other reflecting surface, Further, a reflecting portion that is reflected by the other reflecting surface and is reflected by an optical path that returns to an offset position in a parallel direction in which at least the pair of reflecting surfaces are arranged side by side with respect to the incident parallel light, and on the optical path And a condensing lens that condenses the incident parallel light at a focal position in at least the parallel direction, and at least light that is disposed on the optical path and is diffused after being collected by the condensing lens.
  • a collimating lens for making parallel light in the parallel direction is reflected from the outside from the one reflecting surface to the other reflecting surface
  • perpendicular includes not only the case of being completely orthogonal but also the case of being substantially orthogonal.
  • parallel light includes not only light that is completely parallel but also light that is slightly diffused and collected.
  • a pair of condensing lenses and a collimating lens are arranged on an optical path that reflects the parallel light incident on the reflector, and the parallel light incident on the reflector is inverted at least in the parallel direction to be reflected by the reflector. Is returned to the incident position side. Therefore, in the incident light incident on the reflector, the light passing through the opposite side to the reflected light reflected from the reflector passes through the incident light side in the reflected light, and the reflected light side of the incident light and the incident light of the reflected light By blocking the side, the reflected light can be completely blocked.
  • the conventional reflector needs to make the width of the detected object equal to the offset amount of the incident light and the reflected light, and needs to be wider than the offset amount. As compared with the above, it is possible to reduce the minimum detection size, which is the minimum width of the detection object that completely blocks the reflected light.
  • the condensing lens is disposed on the front surface of the one reflecting surface, condenses parallel light before entering the one reflecting surface, and the collimating lens is disposed on the other reflecting surface. It is good also as a structure which arrange
  • the light incident on the reflector can be condensed and diffused using the optical path in the reflecting portion, and only on one reflecting surface side or on the other reflecting surface side.
  • the reflector can be reduced in size because only the condenser lens is arranged on the one reflecting surface side.
  • the condensing lens further includes a light shielding plate having a light shielding property provided at the focal position, and the light shielding plate has a pinhole formed at the focal position. Also good.
  • the light shielding plate is provided at the focal position, it is possible to block light that is not condensed at the focal position due to disturbance light or aberration of the condenser lens, and only light that is diffused from the focal position can be blocked. Since the reflected light can be configured by using, the influence of disturbance light can be suppressed.
  • the condensing lens condenses the incident parallel light in multiple directions including the parallel direction, and the collimating lens diffuses from the focal position in multiple directions including the parallel direction. It is good also as a structure which makes the light to be parallel light. According to this reflector, disturbance light from multiple directions including orthogonal directions can be blocked.
  • the present invention is also embodied in a reflector reflection type photoelectric sensor using the above reflector.
  • the reflector reflective photoelectric sensor disclosed in the present specification includes a light projecting unit, a light receiving unit disposed at least offset in the parallel direction with respect to the light projecting unit, and the above-described reflector, The reflector returns light incident from the light projecting unit to the light receiving unit.
  • This reflector reflective photoelectric sensor detects an object to be detected when the reflected light returned to the light receiving section is blocked.
  • the width of the object to be detected needs to be equal to the offset amount of the incident light and the reflected light, and the conventional reflector needs to be wider than the offset amount.
  • the minimum detection size which is the minimum width of the detectable object, can be reduced.
  • the plurality of reflectors are disposed between the light path from the light projecting unit to the light receiving unit, and the light from the light projecting unit is reflected by the plurality of reflectors and offset. It is good also as a structure returned to the said light-receiving part.
  • the reflector reflective photoelectric sensor may further include a first polarizing member disposed on a front surface of the light projecting unit and a second polarizing member disposed on a front surface of the light receiving unit.
  • the polarization plane of the member and the polarization plane of the second polarization member may be set in different directions.
  • the light emitted from the light projecting unit passes through the first polarizing member, and is incident on the reflector as light having only one direction as a polarization plane. Then, when the light is offset and reflected by the reflector, the phase changes to become elliptically polarized light, and is projected onto the second polarizing member. In the second polarizing member, out of the elliptically polarized light, light having only one direction different from the one direction of the first polarizing member is transmitted and received by the light receiving unit.
  • the reflector reflection type photoelectric sensor even when the incident light is blocked by the object to be detected and the reflected light returned to the light receiving unit is blocked, the incident light is diffused on the surface of the detected part, and a part of it is diffused. When the light is received by the light receiving unit, the detected object cannot be detected.
  • polarizing members are arranged on the front surfaces of the light projecting unit and the light receiving unit, and the polarization planes of these polarizing members are set in different directions. Therefore, even if incident light having the polarization plane of the first polarizing member is diffused and applied to the second polarizing member, the light is blocked by the second polarizing member, so that the object to be detected is not erroneously detected. Can be suppressed.
  • the first wave plate is disposed on the front surface of the one reflecting surface of the reflector and rotates the phase of light incident on the one reflecting surface by a first specified angle; It is good also as a structure further provided with the 2nd wavelength plate which is arrange
  • the reflected light applied to the second polarizing member is adjusted to light having the polarization plane of the second polarizing member by adjusting the prescribed angle between the first wave plate and the second wave plate. be able to. Therefore, compared with the case where the reflected light is elliptically polarized light, the light receiving intensity of the light receiving unit when there is no object to be detected can be increased, and the detection accuracy of the reflector reflective photoelectric sensor can be improved.
  • the present invention is further embodied in a multi-optical axis photoelectric sensor using the reflector reflective photoelectric sensor described above.
  • the multi-optical axis photoelectric sensor disclosed in this specification is formed by arranging a plurality of the above-described reflector reflection type photoelectric sensors in a row.
  • this multi-optical axis photoelectric sensor it is possible to configure a multi-optical axis photoelectric sensor with a minimum detection size reduced as compared with a multi-optical axis photoelectric sensor in which conventional reflector reflective photoelectric sensors are arranged in a row. Can do.
  • the minimum detection size can be reduced in the reflector reflective photoelectric sensor.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-optical axis photoelectric sensor.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the reflector.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the prism.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of the multi-optical axis photoelectric sensor.
  • FIG. 5A is a correlation diagram illustrating a relationship between incident light and reflected light according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a correlation diagram illustrating a relationship between incident light and reflected light according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a correlation diagram showing the relationship between incident light and reflected light in the prior art.
  • FIG. 6B is a correlation diagram showing the relationship between incident light and reflected light in the prior art.
  • FIG. 6A is a correlation diagram showing the relationship between incident light and reflected light in the prior art.
  • FIG. 7 is a correlation diagram illustrating the relationship between incident light and reflected light according to the second embodiment.
  • FIG. 8A is a correlation diagram illustrating a relationship between incident light and reflected light according to the third embodiment.
  • FIG. 8B is a correlation diagram illustrating a relationship between incident light and reflected light according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a correlation diagram illustrating the relationship between incident light and reflected light according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic configuration diagram of a reflector according to another embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic configuration diagram of a reflector according to another embodiment.
  • Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the multi-optical axis photoelectric sensor 10 includes a columnar first main body portion 12 and a columnar second main body disposed so as to face the first main body portion 12. And an object to be detected such as a work or a person entering between the first main body 12 and the second main body 14.
  • the first main body portion 12 receives a light projecting portion 20 that projects light toward the second main body portion 14, and light that is returned from the second main body portion 14 when light is emitted from the light projecting portion 20.
  • a plurality of light receiving units 22 are arranged in parallel.
  • the light projecting unit 20 includes a light projecting element 26 and a collimating lens 27. The light emitted from the light projecting element 26 is converted into parallel light using the collimating lens 27 and emitted to the second main body unit 14.
  • the light receiving unit 22 includes a light receiving element 28 and a condensing lens 29. The light returned from the second main body unit 14 is collected using the condensing lens 29 and received by the light receiving element 28.
  • the light projecting unit 20 and the light receiving unit 22 are alternately arranged in the axial direction D1 (that is, the vertical direction) of the first main body unit 12 and the second main body unit 14, and are offset by a certain distance L from each other. Are arranged.
  • the second main body 14 is provided with a plurality of reflectors 24.
  • the reflector 24 is provided corresponding to the light projecting unit 20 and the light receiving unit 22 of the first main body 12, and is disposed to face the corresponding light projecting unit 20 and the light receiving unit 22.
  • the reflector 24 reflects the light incident from the light projecting unit 20 by offsetting it in the axial direction D1 and returns it to the corresponding light receiving unit 22.
  • the reflector 24 includes a prism 30, a condenser lens 32, a collimator lens 34, and a light shielding plate 36.
  • the prism 30 is an example of a reflection unit. As shown in FIG. 2, the prism 30 is made of, for example, a transparent resin, and generally has a right triangular prism shape, and is arranged orthogonal to the light incident / exiting surface 40 through which light enters and exits. And a pair of reflecting surfaces 42 and 44.
  • the entrance / exit light surface 40 and one reflecting surface 42 of the prism 30 are formed flat.
  • the other reflecting surface 44 of the prism 30 has a corrugated structure in which a plurality of small inclined surfaces 46 are connected along the intersection line ML of the reflecting surfaces 42 and 44.
  • the small inclined surfaces 46 of the reflecting surface 44 are arranged such that adjacent small inclined surfaces 46A and 46B are orthogonal to each other.
  • the prism 30 has a so-called corner cube structure in which the reflecting surface 42 and the small inclined surfaces 46 ⁇ / b> A and 46 ⁇ / b> B adjacent to the reflecting surface 44 intersect each other at right angles.
  • the prism 30 causes light incident from the light entrance / exit light surface 40 to enter one reflective surface 42, reflect the light from one reflective surface 42 to the other reflective surface 44, and is adjacent to the reflective surface 44.
  • the light is reflected by both small inclined surfaces 46A and 46B and reflected by an optical path 48 returning from the light entrance / exit light surface 40 to the outside of the prism 30.
  • a so-called corner cube structure is configured by the reflecting surface 42 and the two small inclined surfaces 46 ⁇ / b> A and 46 ⁇ / b> B. Therefore, the prism 30 can enter the reflecting surface 42 regardless of the incident light LT ⁇ b> 1 from any angle.
  • the reflected light LT2 is reflected by the reflected light path 48B parallel to the projection light path 48A until the light is incident.
  • the incident position P 1 where the incident light LT 1 is incident on one reflective surface 42 and the reflective position P 2 where the reflected light LT 2 is reflected from the other reflective surface 42 are a pair of reflective surfaces 42, 44.
  • the reflected light path 48B is offset in the parallel direction D2 with respect to the light projecting light path 48A.
  • the reflector 24 is arranged in the second main body portion 14 so that the intersecting line ML of the prism 30 is in the front-rear direction perpendicular to the axial direction D1. Therefore, the light projecting optical path 48A and the reflected light path 48B are offset in the axial direction D1, and the offset amount is adjusted to a certain distance L depending on the positional relationship with the corresponding light projecting unit 20.
  • the condensing lens 32 is disposed on the front surface side of the reflecting surface 42 among the front surface of the light incident / exiting light surface 40 and condenses light incident on the prism 30. More specifically, as shown in FIG. 2, the condensing lens 32 is disposed on the light projecting light path 48A on the front surface of the light entrance / exit surface 40, and projects light before entering the one reflective surface 42. Light is collected in all directions within a plane orthogonal to the optical path 48A. In FIG. 2, the prism 30 and the condenser lens 32 (collimating lens 34) are shown apart from each other for the sake of explanation.
  • the condensing lens 32 is selected such that its focal length is approximately half the distance of the optical path 48 (two-dot chain line in FIG. 2) located in the prism 30. Therefore, the light condensed by the condenser lens 32 is reflected at the incident position P1 of the reflecting surface 42, and is condensed at the focal position P3 substantially at the center between the incident position P1 and the reflective position P2.
  • a light shielding plate 36 is inserted at an intermediate position between the reflecting surfaces 42, and a pinhole 38 that is a through hole is provided at a position intersecting the optical path 48 of the light shielding plate 36. That is, it can be said that the focal position P3 of the condenser lens 32 is located in the pinhole 38 of the light shielding plate 36, and the light shielding plate 36 is provided at the focal position P3.
  • the light condensed by the condenser lens 32 is condensed in the pinhole 38 and diffused after passing through the pinhole 38 as shown in FIG. 5A.
  • the collimating lens 34 is disposed on the front surface side of the reflecting surface 44 among the front surface of the light incident / exiting light surface 40, and makes the light reflected from the prism 30 parallel light. More specifically, as shown in FIG. 2, the collimating lens 34 is disposed on the reflection light path 48B on the front surface of the light entrance / exit surface 40, diffuses after passing through the focal position P3, and the other reflection surface. The light after being reflected at 44 is converted into parallel light in all directions within a plane orthogonal to the reflected light path 48B.
  • the multi-optical axis photoelectric sensor 10 includes a plurality of reflector reflection photoelectric sensors 16 arranged in a line in the axial direction D1.
  • the first main body 12 includes a light projecting control circuit 50, a light receiving control circuit 52, a shift register 54, and a plurality of switch elements 56.
  • a light receiving element 28 is connected.
  • the second main body portion 14 of the present embodiment does not include an electrical configuration or wiring.
  • Each switch element 56 is connected to a corresponding light projecting element 26 and light receiving element 28, respectively.
  • Each switch element 56 connected to the light projecting element 26 is commonly connected to the light projecting control circuit 50, and each switch element 56 connected to the light receiving element 28 is commonly connected to the light receiving control circuit 52.
  • the shift register 54 is connected to the light projection control circuit 50 and the light reception control circuit 52, and is connected to the control terminal 56 ⁇ / b> A of each switch element 56.
  • the shift register 54 is commonly connected to the switch element pair 58 connected to the corresponding light projecting element 26 and light receiving element 28.
  • the shift register 54 operates in response to a predetermined clock signal, and sequentially applies a control signal to each switch element pair 58 in a time-sharing manner, and is synchronized with the control signal to the light projection control circuit 50 and the light reception control circuit 52. Give a signal.
  • the switch element 56 connected to the light projecting element 26 receives the control signal, the switch element 56 switches from off to on, and connects the light projecting control circuit 50 and the light projecting element 26.
  • the light projection control circuit 50 outputs a drive signal in accordance with the control signal, and the light projecting element 26 emits light when the drive signal is input.
  • the switch element 56 connected to the light receiving element 28 receives the control signal
  • the switch element 56 is switched from OFF to ON, and connects the light receiving element 28 and the light receiving control circuit 52.
  • the light receiving element 28 receives light due to the light projection of the corresponding light projecting element 26, the light receiving element 28 outputs a light reception signal corresponding to the light reception intensity to the light reception control circuit 52.
  • each light projecting element 26 projects light in a time division manner and each light receiving element 28 receives light in a time division manner, so that the light received by each light receiving element 28 is prevented from interfering with each other.
  • the light reception control circuit 52 detects whether a light reception signal is input along with the control signal.
  • the light reception control circuit 52 When a light reception signal is input along with the control signal, the light reception control circuit 52 is connected between the corresponding light projecting element 26 and light reception element 28. That is, when it is detected that there is no object to be detected between the corresponding light projecting unit 20 and the light receiving unit 22 and no light reception signal is input along with the control signal, the corresponding light projecting unit 20 and light receiving unit 22 are detected. It is detected that there is no object to be detected.
  • a pair of condensing lenses 32 and a collimating lens 34 are disposed on the optical path 48.
  • the reflected light LT2 returned from the light receiving unit 22 to the light receiving unit 22 is inverted in all directions within a plane orthogonal to the reflected light path 48B with respect to the incident light LT1 incident on the reflector 24 from the light projecting unit 20. Therefore, as shown in FIG. 5A, the upper part of the incident light LT1 is reflected as the upper part in the reflected light LT2, and the lower part of the incident light LT1 is reflected as the lower part of the reflected light LT2.
  • the detected object 60 has a width of a certain distance L between the light projecting unit 20 and the light receiving unit 22, the presence or absence of the detected object 60 can be accurately detected. For example, when the detected object 60 completely blocks at least one of the incident light LT1 and the reflected light LT2, the light returned to the light receiving unit 22 is completely blocked. Further, as shown in FIG. 5B, when the detected object 60 is arranged in a state of shielding the lower side of the incident light LT1 and the upper side of the reflected light LT2, the lower part of the incident light LT1 is separated from the light projecting unit 20. The incident light LT1 is blocked while it is incident on the reflector 24 (see the cross in FIG.
  • the minimum detection size of the reflector reflection type photoelectric sensor 16 included in the multi-optical axis photoelectric sensor 10 is a certain distance L.
  • a dotted line portion indicates a portion where light is blocked and light does not exist.
  • the conventional reflector reflection type photoelectric sensor in which the condenser lens 32 and the collimating lens 34 are not arranged in the optical path 48, there is a case where the detected object 60 having a certain distance L cannot be detected accurately.
  • the conventional reflector reflective photoelectric sensor as shown in FIG. 6A, the upper part of the incident light LT1 is reflected as the lower part of the reflected light LT2, and the lower part of the incident light LT1 is the upper part of the reflected light LT2. As reflected.
  • the detected object 60 having the width L when the detected object 60 having the width L is arranged in a state of shielding the lower side of the incident light LT1 and the upper side of the reflected light LT2, the lower part of the incident light LT1 is projected. The light is blocked while being incident on the reflector 24 from the portion 20.
  • the upper part of the incident light LT1 passes through the upper side of the detected object 60 while being incident on the reflector 24 from the light projecting unit 20 and is returned to the light receiving unit 22 from the reflector 24. The light passes through the lower side and is returned to the light receiving unit 22 without being blocked by the detected object 60.
  • the minimum detection size is set to a certain distance L as shown by a one-dot chain line in FIG. 6B. It must be the added width (L + ⁇ ).
  • the minimum detection size of the reflector reflection type photoelectric sensor 16 (or the multi-optical axis photoelectric sensor 10 including a plurality of the reflector reflection type photoelectric sensors 16) can be reduced.
  • the size can be reduced as compared with the reflective photoelectric sensor.
  • the condenser lens 32 is disposed on the light projecting light path 48A, and the collimating lens 34 is disposed on the reflected light path 48B. Yes. Therefore, the optical path 48 necessary for condensing the incident light LT1 by the condensing lens 32 and diffusion after the condensing can be realized by using the optical path 48 located in the prism 30, as shown in FIG.
  • the reflector 24 can be reduced in size as compared with the case where the condenser lens 32 and the collimating lens 34 are arranged in one of the light projecting optical path 48A or the reflected light path 48B.
  • the light shielding plate 36 is provided at the focal position P3 in the prism 30 and is incident on the reflector 24 from the light projecting unit 20. Only the incident light LT1 that passes through the pinhole 38 provided at the focal position P3 of the light shielding plate 36 is returned to the light receiving unit 22 from the reflector 24 as reflected light LT2. Therefore, disturbance light that is not incident along the light projecting optical path 48A and light that is not condensed at the focal position P3 due to the aberration of the condenser lens 32 are blocked by the light shielding plate 36, and the light is suppressed from being included in the reflected light LT2. can do.
  • a so-called corner cube structure is formed by one of the reflecting surfaces 42 of the prism 30 and the small inclined surfaces 46A and 46B of the other reflecting surface 44. Therefore, the reflected light LT2 can be returned from the reflector 24 to the light receiving unit 22 through the optical path 48 parallel to the incident light LT1 regardless of the angle at which light is incident, and a corner cube structure is configured. Compared with the case where it is not performed, the optical axis adjustment of the light projection part 20 and the light-receiving part 22 can be performed easily.
  • Embodiment 2 The second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the multi-optical axis photoelectric sensor 10 of Embodiment 1 in that the reflector reflective photoelectric sensor 16 includes a plurality of reflectors 24. In the following description, the same description as that of the first embodiment will not be repeated.
  • each reflector 24 reflects the light incident from the light projecting unit 20 by offsetting it in the axial direction D ⁇ b> 1 and returns it to the corresponding light receiving unit 22.
  • FIG. 7 shows an example in which the reflector reflective photoelectric sensor 16 is provided with three reflectors 24. However, this is only an example. If two reflectors 24 may be provided, five reflectors 24 are provided. May be. If the reflector reflective photoelectric sensor 16 includes an odd number of reflectors 24, the second main body 14 does not include an electrical configuration or wiring.
  • the reflector reflective photoelectric sensor 16 includes a plurality of reflectors 24 and the multi-optical axis photoelectric sensor 10 can be configured by a single reflector reflective photoelectric sensor 16, the multi-optical axis photoelectric sensor 10 includes a plurality of reflectors.
  • the reflector reflective photoelectric sensor 16 need not be included.
  • the upper part of the incident light LT1 is the upper part of the reflected lights LT2 to LT4.
  • the lower part of the incident light LT1 is also reflected as the lower part in the reflected lights LT2 to LT4. Therefore, not only when the detected object 60 having the width L is arranged in a state of shielding each of the incident light LT1 and the reflected light LT2, but also each of the reflected lights LT2 to LT4 adjacent to the detected object 60.
  • the reflector reflection type photoelectric sensor 16 is provided with one reflector 24 as compared with the case.
  • the detected object 60 can be detected in a wide range.
  • Embodiment 3 The third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the multi-optical axis photoelectric sensor 10 of Embodiment 1 in that polarizing plates 62 and 64 are provided on the front surfaces of the light projecting unit 20 and the light receiving unit 22. In the following description, the same description as that of the first embodiment will not be repeated.
  • a light projecting side polarizing plate 62 is provided on the front surface of the light projecting unit 20 of the reflector reflective photoelectric sensor 16, and light is received on the front surface of the light receiving unit 22.
  • a side polarizing plate 64 is provided.
  • the polarization plane of the light-projecting side polarizing plate 62 (plane direction is the vertical direction) and the polarization plane of the light-receiving side polarizing plate 64 (plane direction is the front-rear direction) are set in different directions.
  • the light projecting side polarizing plate 62 is an example of a first wavelength plate
  • the light receiving side polarizing plate 64 is an example of a second wavelength plate.
  • the light emitted from the light projecting unit 20 becomes light having only the polarization plane of the light projecting side polarizing plate 62 and enters the reflector 24.
  • the light having only the polarization plane of the light projecting side polarizing plate 62 is sub-refracted in the prism 30 and returned from the reflector 24 as light having elliptically polarized light.
  • the light having elliptically polarized light is applied to the light receiving side polarizing plate 64, and a component having only the polarization plane of the light receiving side polarizing plate 64 is selected and received by the light receiving unit 22.
  • the light reception control circuit 52 detects that the detection object does not exist when the light reception unit 22 receives light, and detects that the detection object 60 exists when the light reception unit 22 does not receive light.
  • the polarization plane of the light projection side polarizing plate 62 and the polarization plane of the light reception side polarizing plate 64 are different from each other.
  • the light receiving unit 22 receives the light.
  • the blocked incident light LT1 diffuses on the surface of the detected object 60, and a part thereof is irradiated in the direction of the light receiving unit 22.
  • the reflector reflective photoelectric sensor 16 of the present embodiment particularly when a detection object such as a specular body is targeted, light having a polarization plane of the light-projecting side polarizing plate 62 is received by being diffused on the surface of the detection object 60.
  • the side polarizing plate 64 is irradiated, the light receiving unit 22 does not receive the light, so that the presence of the detection object 60 can be correctly detected.
  • Embodiment 4 will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the multi-optical axis photoelectric sensor 10 of Embodiment 3 in that a quarter-wave plate 66 is provided on the front surface of the reflector 24.
  • duplicate descriptions are omitted for the same contents as in the first and third embodiments.
  • the quarter-wave plate 66 is disposed in front of the condenser lens 32 and the collimating lens 34 of the reflector 24, and is on the light projecting light path 48A and reflected. It is disposed on the optical path 48B.
  • the quarter-wave plate 66 advances the phase of light incident on the reflector 24 along the light projecting optical path 48A by 1 / 4 ⁇ , and changes the phase of light returned from the reflector 24 along the reflected optical path 48B to 1 /. Delay by 4 ⁇ .
  • the quarter-wave plate 66 is an example of a first wave plate and a second wave plate. Further, + 1 / 4 ⁇ (that is, an angle that advances 1 / 4 ⁇ ) is an example of the first specified angle, and ⁇ 1 / 4 ⁇ (that is, an angle that delays 1 / 4 ⁇ ) is an example of the second specified angle.
  • the light irradiated from the light projecting unit 20 and having only the polarization plane of the light projection side polarizing plate 62 becomes circularly polarized light by passing through the 1 ⁇ 4 ⁇ wavelength plate 66 and is incident on the reflector 24.
  • the light having circularly polarized light is inverted in the direction of rotation in the prism 30 and passes through the quarter-wave plate 66 again.
  • the light having circularly polarized light becomes light having only the polarization plane of the light receiving side polarizing plate 64, is irradiated on the light receiving side polarizing plate 64, and is received by the light receiving unit 22.
  • the light reception control circuit 52 detects that the detection object 60 does not exist when the light reception unit 22 receives light, and detects that the detection object 60 exists when the light reception unit 22 does not receive light.
  • the quarter-wave plate 66 is provided on the light projecting light path 48A to the reflector 24 and the light path 48B from the reflector 24.
  • the polarization plane of the reflected light LT2 when irradiated to the light-receiving side polarizing plate 64 can be set equal to the polarization plane of the light-receiving side polarizing plate 64. Therefore, the light reception intensity of the light receiving unit 22 when the detection object 60 does not exist can be increased, and the difference between the light reception intensity when the detection object 60 does not exist and the light reception intensity when the detection object 60 exists is calculated. Can be bigger. Therefore, the detection accuracy of the reflector reflection type photoelectric sensor can be improved as compared with the case where the quarter-wave plate 66 is not disposed.
  • the light shielding plate 36 is provided at the focal position P3 outside the prism 30.
  • the description has been given using an example in which the light shielding plate 36 is provided at the focal position P3.
  • the light shielding plate 36 is not necessarily provided. It may not be provided.
  • the condenser lens 32 collects light in all directions within a plane orthogonal to the optical path 48, and the collimator lens 34 uses parallel light in all directions within the plane orthogonal to the optical path 48.
  • the present invention is not limited to this.
  • a cylindrical lens that condenses the light only in the axial direction D1 and converts the light into parallel light only in the axial direction D1. May be used.
  • the condensing lens 32 condenses in all directions within a plane orthogonal to the optical path 48, and the collimating lens 34 converts the light into parallel light in all directions within the plane orthogonal to the optical path 48, so that the plane orthogonal to the optical path 48 is obtained. It is possible to suppress disturbance light from being included in the reflected light LT2 in all directions.
  • a corrugated structure in which a plurality of small inclined surfaces 46 are connected to the reflecting surface 44 is formed, and the so-called corner cube structure is configured by the reflecting surface 42 and the two small inclined surfaces 46A and 46B.
  • the present invention is not limited to this, and the reflection surface 44 may be formed flat.
  • Multi-optical axis photoelectric sensor 16: Reflector reflective photoelectric sensor
  • 20 Light projecting unit
  • 22 Light receiving unit
  • 24 Reflector
  • 30 Prism
  • 32 Condensing lens
  • 34 Collimating lens
  • 36 Light shielding plate , 42, 44: reflection surface
  • 46 small slope
  • 48 light path
  • 48A light projection light path
  • 48B reflection light path
  • 62 light projection side polarization plate
  • 64 light reception side polarization plate
  • 66 1 / 4 ⁇ wavelength plate
  • LT1 incident light
  • LT2 reflected light
  • P1 incident position
  • P2 reflective position
  • P3 focal position

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Abstract

　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。

Description

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
　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。
特開２００１－１８８１１４号公報
　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。
図１は多光軸光電センサの概略的な構成図である。 図２はリフレクタの概略的な斜視図である。 図３はプリズムの概略的な断面図である。 図４は多光軸光電センサの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 図５Ａは実施形態１の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図５Ｂは実施形態１の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図６Ａは従来技術の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図６Ｂは従来技術の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図７は実施形態２の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図８Ａは実施形態３の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図８Ｂは実施形態３の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図９は実施形態４の入射光と反射光の関係を示す相関図である。 図１０Ａはその他の実施形態のリフレクタの概略的な構成図である。 図１０Ｂはその他の実施形態のリフレクタの概略的な構成図である。
　　＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　　＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　＜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。
（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)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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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