JP2008112629A - 回帰反射型光電センサ、回帰反射型光電センサのセンサ本体および回帰反射部 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回帰反射型光電センサは、円偏光を投光する投光系と、逆円偏光と円偏光とが混在する光が入射された場合に逆円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体10と、円偏光を逆円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部30とを含む。センサ本体10は、投光素子と、受光素子と、垂直偏光を円偏光に変換し、逆円偏光を垂直偏光に変換する1/4波長板28と、偏光フィルタ26とを含む。偏光フィルタ26は、回帰反射部30から受光素子4に至る受光経路上において受光素子4と位相差板28との間に配置され、垂直偏光を選択的に透過させる。
【選択図】図4
Description
図21を参照して、回帰反射型光電センサは、センサ本体310とリフレクタ305とを含む。センサ本体310の投光部より投光された光がリフレクタ305により反射され、その反射光がセンサ本体310の受光部により受光される。
図22(A)に示すように、センサ本体310から投光された光が直接リフレクタ305で反射され、反射光が直接センサ本体310の受光部に入射される場合には、この反射光の受光量が十分得られるので、センサの出力はOFF状態となる。
図24は、リフレクタで起こる偏光変換の第2の例について説明するための図である。
図25を参照して、2眼タイプのセンサ本体310は、投光部と受光部とを含む。投光部は、発光ダイオード(LED)311、レンズ316、および偏光フィルタ319Hを含む。受光部は、偏光フィルタ319V、レンズ317、および受光素子314を含む。受光素子314としては、一般に光検出器(PD)が使用される。
図26を参照して、同軸タイプのセンサ本体410は、LED411と、偏光ビームスプリッタ419と、レンズ416と、受光素子414とを含む。
図27を参照して、同軸タイプのセンサ本体510は、LED511と、偏光フィルタ519H,519Vと、ハーフミラー519と、レンズ516と、受光素子514とを含む。
回帰反射型光電センサによるPETボトルの検出を行なうにあたっての課題の1つは、PETボトルの透過率が高く光の減衰が起こりにくいことである。また、近年では薄型化が進み、さらに透過率が高くなってきている。
図28を参照して、センサ本体310から発せられた光K1は、本来矢印K2に示すように直進するが、PETボトル(被検出物体307)の形状の影響で矢印K3に示すようにリフレクタ305に向かうように集光される場合もある。また、センサ本体310から発せられた光K4は、本来矢印K5に示すように直進するが、PETボトル(307)の表面において矢印K6に示すように受光部に向かうように反射される場合もある。
図29(A)に示すように、光源から発せられた光M1は、偏光フィルタを通過する。リフレクタに向かう入射光INは垂直偏光である。そして、反射光REFは偏光変換され受光部の偏光フィルタによってそのうち水平偏光のみが受光される。このとき受光される光を光M2とする。通常は、被検出物体が検知エリアに到達すると、受光量は光M2の受光量よりも減少し、センサ本体は被検知物体を検知する。
図1は、光電センサの本体の斜視図である。
円偏光板24を投光時および受光時の両方において透過させることにより、誤動作の原因となっていたPETボトルの複屈折を利用し、複屈折による偏光状態の乱れを光の減衰へ変換することで、PETボトル検出において高い安定性をもった光学システムを実現することができる。
図4を参照して、センサ本体10は、投光素子1と、受光素子4と、第1の直線偏光(垂直偏光B2)を第1の円偏光(円偏光B3)に変換し、第2の円偏光(逆円偏光B8)を第1の直線偏光(垂直偏光B9)に変換する第1の位相差板(1/4波長板28)と、第1の偏光フィルタ26とを含む。第1の偏光フィルタ26は、回帰反射部30から受光素子4に至る受光経路上において受光素子4と第1の位相差板(1/4波長板28)との間に配置され、第1の直線偏光(垂直偏光B2,B10)を選択的に透過させる。
このようなリフレクタ側とセンサ側で、複屈折を持った検出物体による偏光の乱れを光の減衰に変換する光学システムとして別の光学システムが考えられる。
図12に示すようにこの変形例では、センサ本体56は、投光した光とは偏光状態が同じである光を受光する。そして回帰反射部58は、ワークによる偏光の乱れをカットするとともに、入射光と偏光状態が等しい反射光を反射する。
図13の光学システムは、図11に示した光学システムから1/4波長板28,38が取り除かれており、さらに、偏光フィルタ36が偏光フィルタ26と偏光方向が等しい偏光フィルタ36Aに置換されたものである。
実施の形態1では、同軸型のセンサに本発明を適用した例を説明した。実施の形態2では、2眼式のセンサに本発明を適用した例について説明する。なお、概念については図10および図12で説明したものが共通するので説明は繰返さない。また、回帰反射部については、実施の形態1と共通するので説明は繰返さない。
図14を参照して、センサ本体70は、ケースの前面に円偏光板78がはめ込まれた窓が設けられている。円偏光板78は、受光レンズ77および投光レンズ76を覆っている。投光レンズ76は投光部のホルダ部材72によって支持されている。受光レンズ77は、受光部のホルダ部材75によって支持されている。
図16(A)に示すように、偏光フィルタ209Hと偏光フィルタ209Vの偏光方向が正しく調整されていれば、ワーク40で反射した正反射光は、偏光フィルタ209Vで遮断されるので受光されない。
実施の形態1では、同軸型のセンサに本発明を適用した例を説明し、実施の形態2では、2眼式のセンサに本発明を適用した例について説明した。本発明は、さらに、光ファイバ型光電センサに対しても好適に用いることができる。なお、概念については、図10および図12で説明したものが共通するので説明は繰返さない。また、回帰反射部については、実施の形態1と共通するので説明は繰返さない。
図19、図20を参照して、光ファイバ160は、中心に投光用光ファイバ162が配置されておりその周辺に複数の受光用光ファイバ163が配置されている。アンプ部151に近い端部では、受光用光ファイバ163は、投光用光ファイバ162から分離されて受光素子側の接続口に挿入される。投光用光ファイバ162は、投光素子側の接続口に挿入される。
Claims (18)
- 第1の円偏光を投光する投光系と、前記第1の円偏光とは異なる第2の円偏光と前記第1の円偏光とが混在する光が入射された場合に前記第2の円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、
前記第1の円偏光を前記第2の円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部とを備える、回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、
投光素子と、
受光素子と、
第1の直線偏光を前記第1の円偏光に変換し、前記第2の円偏光を前記第1の直線偏光に変換する第1の位相差板と、
前記回帰反射部から前記受光素子に至る受光経路上において前記受光素子と前記第1の位相差板との間に配置され、前記第1の直線偏光を選択的に透過させる第1の偏光フィルタとを含む、請求項1に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記第1の位相差板および前記第1の偏光フィルタは、ともに前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項2に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記第1の位相差板および前記第1の偏光フィルタは、ともに前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置される、請求項2に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記第1の位相差板は、前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置され、
前記第1の偏光フィルタは、前記受光窓を覆うように配置され、
前記投光素子は、前記第1の直線偏光を発射するレーザ発光素子である、請求項2に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第1の位相差板および前記第1の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項2に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記回帰反射部は、
光を回帰反射させるリフレクタと、
前記第1の円偏光を第2の直線偏光に変換し、前記第2の直線偏光を前記第2の円偏光に変換する第2の位相差板と、
前記投光素子から前記リフレクタに至る投光経路上において前記第2の位相差板と前記リフレクタとの間に配置され、前記第2の直線偏光を選択的に透過させる第2の偏光フィルタとを含む、請求項2に記載の回帰反射型光電センサ。 - 回帰反射型光電センサのセンサ本体であって、
投光素子と、
受光素子と、
直線偏光を第1の円偏光に変換し、前記第1の円偏光と異なる第2の円偏光を前記直線偏光に変換する位相差板と、
回帰反射板から前記受光素子に至る受光経路上において前記受光素子と前記位相差板との間に配置され、前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルタとを含む、回帰反射型光電センサのセンサ本体。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記位相差板および前記偏光フィルタは、ともに前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項8に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記位相差板および前記偏光フィルタは、ともに前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置される、請求項8に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記位相差板は、前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置され、
前記偏光フィルタは、前記受光窓を覆うように配置され、
前記投光素子は、前記直線偏光を発射するレーザ発光素子である、請求項8に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。 - 前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第1の位相差板および前記第1の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項8に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。 - 回帰反射型光電センサに用いられる回帰反射部であって、
光を回帰反射させるリフレクタと、
第1の円偏光を直線偏光に変換し、前記直線偏光を前記第2の円偏光に変換する位相差板と、
センサ本体側から前記リフレクタに至る光経路上において前記第2の位相差板とリフレクタとの間に配置され、前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルタとを含む、回帰反射型光電センサの回帰反射部。 - 第1の直線偏光を投光する投光系と、前記第1の直線偏光とは異なる第2の直線偏光と前記第1の直線偏光とが混在する光が入射された場合に前記第1の直線偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、
入射された光を前記第1の直線偏光のみを含む反射光に変換して反射する回帰反射部とを備える、回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、
投光素子と、
受光素子と、
前記回帰反射部から前記受光素子に至る受光経路上に配置され、前記第1の直線偏光を選択的に透過させる第1の偏光フィルタとを含む、請求項14に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記第1の偏光フィルタは、前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項15に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第1の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項15に記載の回帰反射型光電センサ。 - 前記回帰反射部は、
光を回帰反射させるリフレクタと、
前記リフレクタに対して光の入射面側に配置され、前記第1の直線偏光を選択的に透過させる第2の偏光フィルタとを含む、請求項15に記載の回帰反射型光電センサ。
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