JPH09288939A - 反射光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投受光同軸型で、迷光の低減が可能で、誤動
作が少ない反射光検出装置を提供すること。 【解決手段】 発光素子３から発せられる光を偏光フィ
ルタ４に透過させて直線偏光とし、偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）６で反射させ投光する。この投光光路中に
検知対象物Ｍがあれば、投光した光は検知対象物Ｍで反
射され、投光光路を逆行する。その反射光のうち、投光
の直線偏光と直交する偏光方向の光がＰＢＳ６を透過し
て受光素子９に受光される。そして、ＰＢＳ６にて反射
されずに透過して迷光が生じても、その光は投光と同じ
直線偏光であるので、受光素子９に受光されることがな
く、従って、迷光による誤動作が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投受光同軸型の反
射光検出装置及びこれを用いた物体検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、投光した光の検知対象物体か
らの反射光を受光して検知対象物体の有無等を検知する
反射光検出装置が知られている。図１３は、この従来の
反射光検出装置を示す図で、（ａ）は投光と受光の軸が
同じでない型の反射光検出装置を、（ｂ）はその場合の
不都合を、また（ｃ）はこの不都合を改良した投受光同
軸型の反射光検出装置をそれぞれ模式的に示している。

【０００３】図１３（ａ）に示すように、反射光検出装
置４０は、光Ｌｅを発光する発光素子４１と、この発光
素子４１が発光した光Ｌｅを投光する投光レンズ４２
と、この光Ｌｅが検知対象物体Ｍにより反射される場合
の反射光Ｌｒを集光する受光レンズ４４と、受光レンズ
４４により集光された反射光Ｌｒを受光する受光素子４
５とから構成されている。発光素子４１と投光レンズ４
２による投光軸４６と、受光レンズ４４と受光素子４５
による受光軸４７とは同軸ではない。

【０００４】この構成においては、発光素子４１によっ
て発光された光Ｌｅは、投光レンズ４２を介して投光さ
れ、そして、投光された光Ｌｅの光路中に、反射光検出
装置４０から距離Ｄを隔てて検知対象物体Ｍが存在すれ
ば、光Ｌｅがこの検知対象物体Ｍにより反射され、反射
光Ｌｒは受光レンズ４４により集光され、受光素子４５
で受光される。受光素子４５は、この反射光Ｌｒの変化
に基づいて検知対象物体Ｍを検知する。

【０００５】このような反射光検出装置４０において、
図１３（ｂ）に示すように、検知対象物体Ｍが反射光検
出装置４０に接近し、距離Ｄが小さい場合、反射光Ｌｒ
が受光素子４５で受光されなくなる。このようなとき、
光Ｌｅの光路中に検知対象物体Ｍが存在しても、存在し
ないとの検知が行われ、反射光検出装置４０は誤動作す
るという問題がある。

【０００６】この問題を解決すべく改良を加えた投受光
同軸型の反射光検出装置４０を図１３（ｃ）に示す。こ
の反射光検出装置４０は、上記構成の他に、さらに反射
光Ｌｒの方向を変えるためのハーフミラー５０を有し、
また、発光素子４１及び投光レンズ４２の並びと受光レ
ンズ４４及び受光素子４５の並びとが、ほぼ直角に交わ
っている。そして、発光素子４１により発光された光Ｌ
ｅは投光レンズ４２を経てハーフミラー５０を透過して
検知対象物体Ｍに投光される。この検知対象物体Ｍで反
射された反射光Ｌｒは、投光された光Ｌｅの光路と同じ
光路を逆行してハーフミラー５０にて反射され、その光
路はほぼ直角方向に変えられ、受光レンズ４４により集
光され、受光素子４５で受光される。この構成において
は、検知対象物体Ｍが反射光検出装置４０に接近して距
離Ｄが小さくなる場合でも、検知対象物体Ｍで反射され
た反射光Ｌｒが受光され、対象物の有無等を検知するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
（ｃ）に示す様な投受光同軸でハーフミラー５０を有す
る構成とした場合でも、発光素子４１によって発光され
た光Ｌｅの一部がハーフミラー５０を透過することなく
反射され、投光されず迷光Ｌｗとなるため、この迷光Ｌ
ｗはノイズ成分となる。このノイズ成分が多くなると、
信号対雑音比Ｓ／Ｎが悪くなり、反射光検出装置４０が
正しく動作せず、誤動作の原因となる。このように、投
受光同軸型の反射光検出装置４０においては、迷光を低
減させることが大きな課題となる。本発明は、上述した
問題点を解決するためになされたものであり、投受光同
軸型において、迷光の低減が可能で、誤動作が少ない反
射光検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、投光される光と、光の検知対象物による反
射光とが同軸の光路をなす反射光検出装置において、直
線偏光を投光する投光手段と、投光手段による投光光路
を逆行する検知対象物による反射光を投光光路から分離
する光路分離手段と、光路分離手段により分離された反
射光を受光する受光手段と、受光手段により受光される
光を、投光される光の偏光方向に対して直交する偏光方
向のものとする受光偏光手段とを備えたものである。

【０００９】上記構成においては、投光手段により直線
偏光が投光され、検知対象物がその光路中に存在すると
き、検知対象物による反射光が投光光路を逆行して光路
分離手段により投光光路から分離され、この分離された
反射光のうち、投光された光の偏光方向に対して直交す
る偏光方向の光が受光偏光手段の作用により受光手段に
受光される。検知対象物が投光光路中に存在しないとき
は、反射光は発生しない。このため、受光手段での受光
量より、検知対象物の有無が判別される。

【００１０】この場合、投光手段による投光は直線偏光
であり、検知対象物による反射光として受光手段により
受光される光は、検知対象物により反射され投光光路か
ら分離され、かつ、投光された光の偏光方向に対して直
交する偏光方向のものである。従って、光路分離手段に
おいて、発光の一部が投光されずに迷光となっても、こ
の迷光が投光と同じ直線偏光の光である限り、受光偏光
手段によって遮蔽され、受光手段に受光されることがな
くなる。このため、迷光による検出の誤動作が低減され
る。

【００１１】また、本発明は、上記構成において、光路
分離手段及び受光偏光手段として偏光ビームスプリッタ
を用いてもよい。この構成においては、偏光ビームスプ
リッタのみでもって、検知対象物からの反射光につい
て、投光される光の偏光方向と直交する偏光方向の光を
透過又は反射して投光光路から分離し受光手段に受光さ
せることができる。

【００１２】また、本発明は、上記構成において、投光
手段が投光した光を、その直線偏光の偏光方向と直交す
る偏光成分を含む光に変換する投光偏光変換手段をさら
に備えたものであってもよい。この構成においては、検
知対象物に向う光には、投光手段により投光された直線
偏光と、その直線偏光の偏光方向と直交する偏光成分を
含む光の双方が含まれている。従って、検知対象物が拡
散反射物や鏡面反射物であることに関係なく、検知対象
物から反射される光は、互いに直交する２つの直線偏光
が混在したものとなる。その光のうち、一部は受光偏光
手段の作用により受光手段に受光される。これにより検
知対象物の有無などを拡散反射物や鏡面反射物に関係な
く検知することができる。

【００１３】また、本発明は、上記の反射光検出装置を
用い、その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる
検知対象物の有無を判別する信号処理手段をさらに備え
た物体検出装置である。この装置においては、上記の反
射光検出装置の受光手段の出力に基いて検知対象物の有
無が判別されるので、その判別は迷光などに影響された
ものでなく、対象物からの反射光に基くものである。こ
のため、対象物の有無の判別精度が高い。

【００１４】また、本発明は、上記の反射光検出装置を
用い、その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる
検知対象物の有無を判別する信号処理手段と、投光手段
が投光した光を、その直線偏光の偏光方向と直交する偏
光成分を含む光に変換する投光偏光変換手段をさらに備
え、その投光偏光変換手段が検知対象物側の先端に斜面
を有する光ファイバであることを特徴とする液面レベル
検出装置である。

【００１５】この装置においては、検知対象物が液面で
あるとき、この光ファイバ先端面が空中にあるときに
は、空気と光ファイバ先端斜面との屈折率差が大きい状
態であり、投光された光は、該先端斜面で反射され、受
光手段で受光される。一方、光ファイバ先端面が液中に
あるときには、光ファイバと液体との屈折率差が小さく
なり、投光された光は反射されにくく、受光手段での受
光量が小さくなる。この受光量の差で液面の上下を検知
することができる。また、投光軸と受光軸とが同軸であ
りながら、迷光の影響が小さいという作用も得られる。

【００１６】また、本発明は、上記の反射光検出装置を
用い、その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる
検知対象物の有無を判別する信号処理手段と、投光手段
が投光した光を、その直線偏光の偏光方向と直交する偏
光成分を含む光に変換する投光偏光変換手段をさらに備
え、その投光偏光変換手段が回帰反射板であることを特
徴とする物体検出装置である。

【００１７】この装置においては、投光された直線偏光
の反射光が回帰反射板により反射されると、その反射光
には投光の直線偏光の偏光方向と直交する偏光成分が生
じる。この回帰反射板の前の光路中に検知対象物が存在
しないと、直線偏光の投光は回帰反射板で該偏光方向と
直交する偏光成分を生じて反射されるので、受光手段に
受光される。検知対象物が光路中に存在すると、その検
知対象物での反射で、多少は投光の偏光方向と直交する
偏光成分の光を含むが、全てはそうはならないため、受
光手段で受光される光量は少ない。この受光量差でもっ
て検知対象物の有無を検知することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。 （実施例１）図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ、対象物の
有無等を検知する投・受光軸が同軸の反射光検出装置の
断面図、その装置の処理系の概略ブロック図である。図
１（ａ）に示すように、反射光検出装置１は、筐体２
と、この筐体２中に設けられた光Ｌｅを発光する発光素
子（投光手段）３と、この発光素子３により発光された
光Ｌｅのうち特定の成分のみを通す投光側の偏光フィル
タ（投光手段）４と、光学多層膜が形成され投・受光の
分離機能等を有する偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢ
Ｓという。光路分離手段及び受光偏光手段）６と、発光
された光Ｌｅを投光すると共に検知対象物Ｍの反射光Ｌ
ｒを集光するレンズ８（投光偏光変換手段）と、反射光
Ｌｒを受光する受光素子（受光手段）９とからなる。レ
ンズ８は複屈折性を持つ材質でなり、その一面（筐体２
の内部側）Ａが鏡面で、他面（筐体２の外部側）Ｂに反
射防止膜が形成されているものである。

【００１９】ＰＢＳ６は、発光素子３が設けられた空間
と受光素子９が設けられた空間とを分離するように、投
・受光軸Ｘに対しほぼ４５度の傾きをもって設けられて
いる。ＰＢＳ６は、投光された直線偏光のうちＳ偏光の
光を反射し、このＳ偏光の光に対して偏光方向が直交す
るＰ偏光の光を透過させる特性を有するものを用いてい
る。

【００２０】また、図１（ｂ）に示すように、物体検出
装置の処理系は発光素子３を駆動させる駆動回路１０
と、受光素子９によって受光された検知対象物Ｍの反射
光Ｌｒの受光信号を増幅するアンプ１１及び増幅された
受光信号と所定のしきい値とを比較し物体の有無を判断
するコンパレータ１２から構成されている。

【００２１】上記構成の反射光検出装置１の動作を説明
すると、発光素子３から光Ｌｅが発せられ、その光Ｌｅ
は偏光フィルタ４を透過し、特定の偏光方向（例えば、
Ｓ偏光）を有する直線偏光になり、ＰＢＳ６で反射し、
レンズ８を介して投光される。投光光路中に検知対象物
Ｍが存在する場合は、光Ｌｅはこの検知対象物Ｍで反射
されて反射光Ｌｒとして、レンズ８に入射する。また、
検知対象物Ｍが投光光路中に存在しない場合は、光Ｌｅ
は反射されず、レンズ８への反射光Ｌｒの入射はない。

【００２２】投光光路中に検知対象物Ｍが存在する場
合、検知対象物Ｍにより反射され、レンズ８に入射した
反射光Ｌｒは、レンズ８によって集光され、その反射光
Ｌｒのうちの特定の光のみがＰＢＳ６を透過し、受光素
子９で受光される。この受光素子９の受光信号はアンプ
１１で増幅され、増幅された受光信号は、所定のしきい
値を設定したコンパレータ１２において、しきい値と比
較される。その比較の結果は、例えば、しきい値に対し
て受光信号が大きいときは検知対象物有り、しきい値に
対して受光信号が小さいときは対象物無しとして出力さ
れる。

【００２３】上記の検知動作において、投受光同軸型の
反射光検出装置で問題とされている迷光の低減について
以下に説明する。投光は発光素子３からの光Ｌｅを偏光
フィルタ４を用いてＳ偏光とし、ＰＢＳ６としてＰ偏光
の光を透過させるものを用いたことで、投光のうちＰＢ
Ｓ６を透過する光を減らし、迷光となって受光素子９で
受光される光を減らすようにした。

【００２４】レンズ８についても迷光の低減が図られて
いる。ＰＢＳ６で反射した光Ｌｅがレンズ８を介して投
光される際、レンズ８の第１面Ａで反射が生じるが、こ
の第１面Ａは、ほぼ鏡面としているため、反射する光は
偏光方向（Ｓ偏光）を変えずに反射され、ＰＢＳ６を透
過せず受光素子９に至らず、従って迷光として受光され
ることがない。また、レンズ８の第２面Ｂには反射防止
膜が形成されていて、第２面Ｂでの反射を防止してい
る。

【００２５】さらに、発光素子３からの光Ｌｅのうち、
レンズ８を介して投光されなかった光は、筐体２内で反
射され迷光となるが、筐体２内を黒色アルマイト等で処
理することにより、筐体２内での反射を低減し、迷光の
低減を図っている。このように、偏光フィルタ４、ＰＢ
Ｓ６、さらにはレンズ８により、受光素子９で受光され
る迷光の低減を図っている。

【００２６】また、レンズ８には、複屈折性を有するも
の（ポリカーボネートレンズ等）を用いて、偏光方向を
ランダムにしている（以下、この光をランダム光とい
う）。レンズ８でランダム光とすることで、検知対象物
が拡散反射物や鏡面反射物であることに関係なく、対象
物体から反射される光はランダム光となる。その光のう
ちの一部（Ｐ偏光）はＰＢＳ６を透過し、受光素子９で
受光されるため、検知対象物Ｍからの反射光を受光でき
る。よって、拡散反射物や鏡面反射物に関係なく、対象
物の有無等を検知することができる。

【００２７】（実施例２）図２は第２実施例による反射
光検出装置の断面図である。この実施例は、複屈折性を
有さない材料によりレンズ８１を構成した他は実施例１
と同じである。この構成により、表面が拡散反射面であ
る検知対象物Ｍの有無を検知することができる。つま
り、複屈折のないレンズ８１では、入射時の偏光方向が
維持されるため、偏光フィルタ４によりＳ偏光とされた
光ＬｅがＳ偏光のまま投光される。このとき、投光光路
中にその表面が拡散反射面である検知対象物Ｍが存在す
ると、この検知対象物Ｍで反射された反射光Ｌｒの偏光
方向はランダムとなる。このランダムな反射光Ｌｒの一
部であるＰ偏光の光は、上記の実施例の場合と同様に、
迷光が少ない状態で受光素子９で受光される。この受光
素子９の受光信号により、表面が拡散反射面である検知
対象物Ｍの有無が検知できる。

【００２８】（実施例３）図３は第３実施例による反射
光検出装置の断面図であり、この実施例は、投光光路中
に回帰反射板１３を設けたものである。回帰反射板１３
は、投光された光Ｌｅの偏光方向を、反射により、それ
と直交する偏光方向に変化させる。このため、投光光路
中に検知対象物Ｍが存在しない場合には、Ｓ偏光で投光
された光Ｌｅは、回帰反射板１３でＰ偏光の反射光Ｌｒ
として反射され、ＰＢＳ６を透過し受光素子９で受光さ
れる。

【００２９】一方、検知対象物Ｍが投光光路中に存在す
る場合には、Ｓ偏光で投光された光Ｌｅは検知対象物Ｍ
で反射され、その一部は多少のＰ偏光を含む反射光Ｌｒ
に変わるが、その全てはＰ偏光とならない。従って、受
光素子９で受光される反射光Ｌｒは、回帰反射板１３で
Ｐ偏光の反射光Ｌｒとして反射される場合に比べて、大
幅に減少する。これら受光量の相違に基づき、検知対象
物Ｍの有無を検知することができる。

【００３０】また、検知対象物Ｍの反射面が鏡面である
場合には、この面で反射された反射光ＬｒはＳ偏光のま
まである。従って、この反射光ＬｒはＰＢＳ６を透過せ
ず、受光素子９で受光されることがない。本実施例にお
いては、その表面状態について、鏡面を含め、より多種
の検知対象物Ｍの検知が可能となる。なお、上記のよう
に、反射光Ｌｒが投光されたままの光Ｌｅであるとき
（この例ではＳ偏光のまま）、受光素子に反射光Ｌｒが
入射されないようにする機能をミラー・サーフェイス・
リジェクション（ＭＳＲ機能）という。

【００３１】（実施例４）図４は第４実施例による反射
光検出装置の断面図である。この実施例では、受光素子
９の前面に、Ｐ偏光の光のみを透過させ、Ｓ偏光の光を
透過させない偏光フィルタ５を設け、かつ、その内部を
鏡面仕上げとした筐体２１を用いている。なお、レンズ
８については、複屈折性の有無を問わない。

【００３２】この構成においては、発光素子３からＰＢ
Ｓ６に対して発光されたＳ偏光の光Ｌｅのうち、わずか
にＰＢＳ６を透過して迷光となる光も受光されることが
ない。このことにより、迷光による誤動作をさらに防止
することができる。また、筐体２１の内部を鏡面仕上げ
としたため、筐体２１の内部で反射された光Ｌｅの偏光
方向は、反射の前後で違わず、Ｓ偏光のまま維持され
る。従って、このＳ偏光の光Ｌｅが迷光となっても、受
光素子９の前面にはＰ偏光のみを透過させる偏光フィル
タ５が設けられているので、この迷光は受光素子９で受
光されることはない。このことにより、迷光による誤動
作をさらに低減することができる。

【００３３】（実施例５）図５は第５実施例による反射
光検出装置の断面図である。この実施例では、上記の第
４実施例の反射光検出装置１の構成において、ＰＢＳ６
に代えてハーフミラー７を用いたものである。この構成
においては、ハーフミラー７を透過して迷光となったＳ
偏光の光が、受光素子９の前面に設けられている偏光フ
ィルタ５のため、受光素子９で受光されることがない。
従って、迷光による誤動作を低減することができる。し
かも、本構成では、ＰＢＳ６に代えてハーフミラー７を
用いているので製作コストを下げることができる。

【００３４】（実施例６）図６は第６実施例による反射
光検出装置の断面図である。この実施例では、上記の第
１乃至３の実施例構成の光学系において、発光素子３と
受光素子９の位置を入れ換えた構成としている。つま
り、発光素子３からの光Ｌｅは、偏光フィルタ４を透過
することによりＰ偏光の直線偏光にされ、ＰＢＳ６を透
過して投光される。受光される反射光Ｌｒは、ＰＢＳ６
で反射され、投光された光Ｌｅと直交する偏光成分（Ｓ
偏光）のみが受光素子９で受光される。この構成におい
ても、上記の実施例１乃至３と同等の作用を奏する。ま
た、このような配置によれば、投光軸の設定が容易とな
る。

【００３５】（実施例７）本実施例は、上記の実施例に
用いた、片面に偏光特性を有する光学多層膜を設けたＰ
ＢＳ６に代えて、両面に光学多層膜を形成したＰＢＳ６
１を用いたものである。図７（ａ），（ｂ）は両面に光
学多層膜を形成したＰＢＳ６１の構成及び反射率の特性
を示す図である。ＰＢＳ６１は、その基板６１ｂの両面
に光学多層膜６１ｆが形成されており、光は両面の光学
多層膜６１ｆによって多段階的に反射される。このた
め、このＰＢＳ６１の反射率は、片面が光学多層膜であ
るＰＢＳ６に比べて大きくなる。すなわち、片面に光学
多層膜が形成されたＰＢＳ６におけるＳ偏光の反射率は
０．８９、透過率は０．１１であるのに対し、両面に光
学多層膜を形成したＰＢＳ６１においては、その反射率
は、０．９３、透過率は０．０７となり、発光素子から
の光がＰＢＳ６１を透過して迷光となるのを低減するこ
とができる。なお、発光素子からの光のうち、対象物体
に投光されずに筐体内に存在する光が迷光成分となるの
であるから、ＰＢＳ６１の反射効率の向上によって、対
象物体による反射光の発光素子への光量が増加しても動
作上、問題とはならない。

【００３６】（実施例８）図８は第８実施例による反射
光検出装置の断面図である。本実施例においては、プリ
ズム状のＰＢＳ６２を用いている。プリズム状のＰＢＳ
６２を用いることにより、収差の低減を図ることがで
き、また、投光と受光の光軸が交叉するように（光学多
層膜への入射角は４５度とする）光学系を構成できるた
め、小型化が図れる。

【００３７】プリズム状のＰＢＳ６２を用いる場合、そ
れを形成する材料の屈折率の組み合わせにより、光学多
層膜への入射角を４５度に設定し得るＰＢＳ６２が実現
可能となる。これにより、発光素子３等の格納に要する
スペースを小さくでき、装置の小型化を図ることができ
る。

【００３８】次に、プリズム状のＰＢＳ６２による反射
光検出装置１における収差の低減について説明する。図
９は、板状のＰＢＳを光が通過するときの焦点位置につ
いて説明する図で、（ａ）はその概要を示す斜視図、
（ｂ）は焦点の位置を説明する拡大図である。板状のＰ
ＢＳ６を光が透過する場合に、その受光面と光軸が直交
しないとき、図９（ａ）に示されている焦点の位置は、
図９（ｂ）に示すように、厳密には、Ｘ軸方向とＹ軸方
向で異なっている。すなわち、Ｘ軸方向についてはＡ点
であり、Ｙ軸方向ではＢ点である。これは、板状のＰＢ
Ｓ６の受光面と光軸が直交しないときは、Ｘ軸方向とＹ
軸方向で光路長が異なるためであり、これにより収差が
生じる。本実施例のようにプリズム状のＰＢＳ６２を用
いた場合には、Ｘ軸方向とＹ軸方向で光路長が異ならな
いので、収差を低減することができる。

【００３９】（実施例９）図１０は、第９実施例による
ファイバ式の反射光検出装置１の構成図、図１１はその
光ファイバの検知対象物側の端面のバリエーションを説
明する図である。図１０に示すように、この実施例は、
上記実施例１の構成において、複屈折性を有するレンズ
８に代え、複屈折性を有さないレンズ８１と光ファイバ
１４とを用いたものである。この構成では、レンズで投
光する光の偏光方向をランダムにする代わりに、光ファ
イバ１４を通すことによりランダムにしている。

【００４０】なお、光ファイバ１４の端面１４ａについ
ては、研磨、熱処理、透明樹脂によるコートなどで鏡面
とすることにより、光の反射による偏光方向の変化を抑
制している。また、光ファイバ１４の端面１４ｂについ
ては、図１１に示すように、その先端部に反射防止膜
（無反射コート）を形成したロッドレンズを設ける
（ａ）、斜めにカットする（ｂ）、先球ファイバを用い
る（ｃ）、透明樹脂をコートする（ｄ）などの処理を施
すことにより、端面１４ｂにおける反射を抑制してい
る。これにより、光ファイバ１４の端面１４ａや１３ｂ
において反射して迷光となり受光素子９で受光される光
を低減している。

【００４１】（実施例１０）図１２（ａ），（ｂ）は、
上記実施例９の応用として、反射光検出装置１を液面レ
ベルセンサとした構成図及びファイバの先端部分の拡大
図である。本実施例においては、光ファイバ１４の端面
１４ｂに、プリズム１４ｐが取り付けられている。この
構成の場合、図示の液面２の状態では、プリズム１４ｐ
の周囲の空気の屈折率とプリズム１４ｐの屈折率との差
が大きい状態であるため、投光された光Ｌｅはプリズム
１４ｐで反射され、比較的多量の光が反射光Ｌｒとし
て、受光素子で受光される。液面１の状態では、プリズ
ム１４ｐの周囲の液体の屈折率とプリズム１４ｐの屈折
率との差が小さくなり、投光された光Ｌｅはプリズム１
４ｐで反射され難く、反射光Ｌｒとして、受光素子で受
光される光量は小さくなる。この光量の違いにより液面
の上下位置を検知することができる。しかも、迷光の小
さい投・受光同軸型の液面レベルセンサを実現すること
ができる。また、光ファイバ１４の端面１４ｂにプリズ
ム１４ｐが取り付けられているため、光ファイバ１４の
液切れが良くなる。

【００４２】なお、本発明の反射光検出装置は、受光手
段において受光される反射光が投光光路から分離され、
さらに、受光手段において受光される反射光の偏光方向
が投光される光の偏光方向と直交する直線偏光であれば
よく、上記の各実施例の構成、例えば、レンズ、ＰＢ
Ｓ、ハーフミラーなどの組み合わせ、受光素子の前面の
偏光フィルタの存否、レンズ面の処理、筐体内部の処
理、等々はこれらに限られるものではない。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の反射光検出装置
によれば、投光手段により直線偏光が投光され、光路分
離手段により投光光路を逆行する投光された光の検知対
象物による反射光が投光光路から分離され、この分離さ
れた反射光のうち投光された光の偏光方向に対して直交
する偏光方向の光が受光偏光手段の作用により受光手段
に受光される。従って、受光手段によって受光される光
は、検知対象物に反射され投光光路から分離され、か
つ、投光された光の偏光方向に対して直交する偏光方向
の光であるので、投光の偏光方向と同じ偏光方向の迷光
が生じたとしても、その迷光が受光手段に受光されるこ
とがなくなる。このため、投・受光同軸型でありながら
も、迷光の影響を受けて誤動作を起こすことが低減さ
れ、物体検出精度が高くなる。また、本発明によれば、
直線偏光の光を、その偏光方向と直交する偏光成分を含
む光に変換する投光偏光変換手段を付加することによ
り、検知対象物体が拡散反射物や鏡面反射物であって
も、精度良く該物体の有無検出を行うことができる。ま
た、本発明によれば、迷光の影響を受けることが少なく
検出精度の良い液面レベル検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施例による物体検出装
置の断面図、（ｂ）は処理系の概略ブロック図である。

【図２】第２実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図３】第３実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図４】第４実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図５】第５実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図６】第６実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図７】（ａ）は両面に光学多層膜を形成したＰＢＳの
構成図、（ｂ）は光学多層膜の反射率特性を示す図であ
る。

【図８】第８実施例による反射光検出装置の断面図であ
る。

【図９】（ａ）は板状のＰＢＳを光が通過するときの焦
点位置を示す斜視図、（ｂ）は焦点位置を説明する拡大
図である。

【図１０】第９実施例による反射光検出装置の断面図で
ある。

【図１１】光ファイバの検知対象物側の端面を示す図で
ある。

【図１２】（ａ）は第１０実施例による反射光検出装置
を示す図、（ｂ）は光ファイバの先端部分の拡大図であ
る。

【図１３】（ａ）は従来の反射光検出装置において投光
と受光の軸が同じでない型の構成を示す図、（ｂ）は
（ａ）の型の不都合を示す図、（ｃ）はその不都合を改
良した投受光同軸型の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 反射光検出装置 ２，２１ 筐体 ３ 発光素子（投光手段） ４ 偏光フィルタ（投光手段） ５ 偏光フィルタ（受光手段） ６ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ、光路分離手
段及び受光偏光手段） ６１ 偏光ビームスプリッタ ６２ プリズム状の偏光ビームスプリッタ ７ ハーフミラー ８ 複屈折性を有するレンズ（投光偏光変換手
段） ８１ 複屈折性を有さないレンズ ９ 受光素子 １０ 駆動回路 １１ アンプ １２ コンパレータ １３ 回帰反射板（投光偏光変換手段） １４ 光ファイバ（投光偏光変換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 速美 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光される光と該光の検知対象物による
   反射光とが同軸の光路をなす反射光検出装置において、 直線偏光を投光する投光手段と、 前記投光手段による投光光路を逆行する検知対象物によ
   る反射光を前記投光光路から分離する光路分離手段と、 前記光路分離手段により分離された反射光を受光する受
   光手段と、 前記受光手段により受光される光を、投光される光の偏
   光方向に対して直交する偏光方向のものとする受光偏光
   手段とを備えたことを特徴とする反射光検出装置。
2. 【請求項２】 前記光路分離手段及び前記受光偏光手段
   が偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項
   １に記載の反射光検出装置。
3. 【請求項３】 前記投光手段が投光した光を、その直線
   偏光の偏光方向と直交する偏光成分を含む光に変換する
   投光偏光変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求
   項１に記載の反射光検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の反射光検出装置を用い、 その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる検知対
   象物の有無を判別する信号処理手段をさらに備えたこと
   を特徴とする物体検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の反射光検出装置を用い、 その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる検知対
   象物の有無を判別する信号処理手段と、 投光手段が投光した光を、その直線偏光の偏光方向と直
   交する偏光成分を含む光に変換する投光偏光変換手段を
   さらに備え、 前記投光偏光変換手段が検知対象物側の先端に斜面を有
   する光ファイバであることを特徴とする液面レベル検出
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の反射光検出装置を用い、 その受光手段の出力に基いて反射光を変化させる検知対
   象物の有無を判別する信号処理手段と、 投光手段が投光した光を、その直線偏光の偏光方向と直
   交する偏光成分を含む光に変換する投光偏光変換手段を
   さらに備え、 前記投光偏光変換手段が回帰反射板であることを特徴と
   する物体検出装置。