(57)【要約】【課題】光電スイッチによる透明体検出において、透明体を透過することによる微少な光量減衰をとらえるには、高い検出性能が必要である。特段に高い検出性能を具備せずに、透明体検出を行う方法を提供する。【解決手段】光を投光する投光部２と、投光部２と並んで配置され、光を受光する受光部３と、投光部２及び受光部３に対向配置され、光を反射する回帰反射板４と、受光量に基づき検出領域における透明体５０の有無を検出する検出部７とを備えた光電スイッチにおいて、投光部２の投光面及び受光部３の受光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第１の円偏光成分のみを透過する第１の円偏光フィルタ５と、回帰反射板４の反射面に設けられ、入射光のうち、第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第２の円偏光成分のみを透過する第２の円偏光フィルタ６とを備え、回帰反射板４は、入射光に対し、第２の円偏光成分を含む反射光を生じさせる部材である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域に光を投光する投光部と、前記投光部と並んで配置され、前記検出領域からの光を受光する受光部と、前記検出領域を挟んで前記投光部及び前記受光部に対向配置され、当該検出領域からの光を反射する反射部材と、前記受光部による受光量に基づいて前記検出領域における透明体の有無を検出する検出部とを備えた光電スイッチにおいて、
前記投光部の投光面及び前記受光部の受光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第１の円偏光成分のみを透過する第１の円偏光フィルタと、
前記反射部材の反射面に設けられ、入射光のうち、前記第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第２の円偏光成分のみを透過する第２の円偏光フィルタとを備え、
前記反射部材は、入射光に対し、前記第２の円偏光成分を含む反射光を生じさせる部材である
ことを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
検出領域に光を投光する投光部と、前記投光部と並んで配置され、前記検出領域からの光を受光する受光部と、前記検出領域を挟んで前記投光部及び前記受光部に対向配置され、当該検出領域からの光を反射する反射部材と、前記受光部による受光量に基づいて前記検出領域における透明体の有無を検出する検出部とを備えた光電スイッチにおいて、
前記投光部の投光面及び前記受光部の受光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第１の円偏光成分のみを透過する第１の円偏光フィルタと、
前記反射部材の反射面に設けられ、入射光のうち、前記第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第２の円偏光成分のみを透過する第２の円偏光フィルタと、
前記反射部材と前記第２の円偏光フィルタとの間に、入射光の偏光を変化させて透過する光学部材とを備えた
ことを特徴とする光電スイッチ。
【請求項３】
前記第１の円偏光フィルタを前記投光部の投光面及び前記受光部の受光面に着脱可能とする第１の装着部及び／又は前記第２の円偏光フィルタを前記反射部材の反射面に着脱可能とする第２の装着部を備えた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光電スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出領域における透明体の有無を検出する光電スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電スイッチは、例えば検出対象の物体が搬送される搬送路に対して検出領域を設定し、当該検出領域における上記物体の有無を検出するものである。この光電スイッチは、検出領域に光を投光する投光部と、この光を検出領域を介して受光する受光部と、受光部による受光量に基づき検出領域における物体の有無を検出する検出部とから構成されている。そして、物体が検出領域を通過する場合には、投光部からの光が遮られ又は反射されて受光部での受光量が変化するため、この変化から検出領域における物体の有無を検出することができる（例えば特許文献１参照）。この光電スイッチには、透過型、反射形およびリフレクタ形がある。
【０００３】
透過型の光電スイッチは、投光部と受光部を、検出領域を挟んで対向配置したものである。また、反射型の光電スイッチは、投光部と受光部を検出領域に向けて並べて配置したものである。また、リフレクタ型の光電スイッチは、投光部と受光部を並べて配置し、投光部により投光された光を受光部側に反射する反射板を、検出領域を挟んで対向配置したものである。特許文献１では、リフレクタ型の光電スイッチについて開示されている。
【０００４】
ここで、検出対象の物体が透明体（透過率の高い物体）である場合、検出領域を通過する透明体による受光部での受光量の変化は小さい。そのため、環境変化（温度変化、レンズの汚れや曇りなど）の影響を受け易く、透明体検出の安定性が低いという課題があった。
【０００５】
それに対し、円偏光を用いることで、透明体検出を安定して行うことができる光電スイッチが知られている（例えば特許文献２参照）。この特許文献２に開示された光電スイッチは、第１の円偏光を投光する投光系と、第１の円偏光の回転方向とは逆方向である第２の円偏光を受光する受光系と、入射光に対し、円偏光の回転方向を逆方向に変換して反射する反射板とから構成されている。
これにより、検出領域に透明体がない場合には、投光系から投光された第１の円偏光が、反射板により当該第１の円偏光の回転方向とは逆方向である第２の円偏光に変換され、受光系により受光される。一方、検出領域に透明体がある場合には、この透明体により投光系からの第１の円偏光の偏光状態が乱れる。そのため、反射板により変換され反射される第２の円偏光の成分が減り、受光系による受光量が減る。したがって、透明体による受光量の変化量を増大させることができ、透明体検出の安定性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７７８４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２に開示された光電スイッチでは、透明体検出の基準として受光量の変化を用いている。しかしながら特許文献２に開示される光電スイッチにおいては、透明体を透過したことによる光量の減少量が微少であるため、光電スイッチの検出部には当該微少な減少量を捉えうるだけの、高い検出性能が要求されるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一般的製品に比して特段に高い検出性能を具備せずに、安定して透明体検出を行うことができる光電スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投光する投光部と、投光部と並んで配置され、検出領域からの光を受光する受光部と、検出領域を挟んで投光部及び受光部に対向配置され、当該検出領域からの光を反射する反射部材と、受光部による受光量に基づいて検出領域における透明体の有無を検出する検出部とを備えた光電スイッチにおいて、投光部の投光面及び受光部の受光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第１の円偏光成分のみを透過する第１の円偏光フィルタと、反射部材の反射面に設けられ、入射光のうち、第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第２の円偏光成分のみを透過する第２の円偏光フィルタとを備え、反射部材は、入射光に対し、第２の円偏光成分を含む反射光を生じさせる部材であるものである。
【００１０】
また、この発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投光する投光部と、投光部と並んで配置され、検出領域からの光を受光する受光部と、検出領域を挟んで投光部及び受光部に対向配置され、当該検出領域からの光を反射する反射部材と、受光部による受光量に基づいて検出領域における透明体の有無を検出する検出部とを備えた光電スイッチにおいて、投光部の投光面及び受光部の受光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第１の円偏光成分のみを透過する第１の円偏光フィルタと、反射部材の反射面に設けられ、入射光のうち、第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第２の円偏光成分のみを透過する第２の円偏光フィルタと、反射部材と第２の円偏光フィルタとの間に、入射光の偏光を変化させて透過する光学部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、上記のように構成したので、一般的製品に比して特段に高い検出性能を具備せずに、安定して透明体検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光電スイッチの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光電スイッチによる検出動作を説明する図であり、（ａ）光電スイッチの光の流れを示す図であり、（ｂ）検出対象の物体の有無による各箇所での光の状態を示す表である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る光電スイッチの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光電スイッチによる検出動作を説明する図であり、（ａ）光電スイッチの光の流れを示す図であり、（ｂ）検出対象の物体の有無による各箇所での光の状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降に述べる図面には必要に応じて検出動作に寄与する主要な光路を図示するが、その場合、弱い反射や透過、吸収、拡散などの影響を便宜上省略して記載する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光電スイッチの構成を示す図である。
光電スイッチは、例えば検出対象の透明体５０（偏光を乱す透明体５０）が搬送される搬送路に対して検出領域を設定し、当該検出領域における上記透明体５０の有無を検出するものである。この光電センサは、図１に示すように、投受光部１（投光部２、受光部３）、回帰反射板（反射部材）４、第１，２の円偏光フィルタ５，６及び検出部７から構成されている。
【００１４】
投光部２は、検出領域に光を投光するものである。この投光部２は、図１に示すように、投光素子（例えばＬＥＤ）２１及び投光レンズ２２から構成されている。
投光素子２１は、光（自然光、すなわち偏光状態が乱れた光）を発光して検出領域側へ出力するものである。
投光レンズ２２は、投光素子２１により発光された光を集光するものである。
【００１５】
受光部３は、投光部２と並んで配置され、検出領域からの光を受光するものである。この受光部３は、図１に示すように、受光レンズ３１及び受光素子３２から構成されている。
受光レンズ３１は、検出領域からの光を集光するものである。
受光素子３２は、受光レンズ３１により集光された光を受光するものである。
【００１６】
回帰反射板４は、検出領域を挟んで投受光部１に対向配置され、検出領域からの光を反射するものである。この回帰反射板４は、入射光に対し、偏光状態を変化させて反射する部材（例えばＰＭＭＡ材料）で構成されている。
【００１７】
第１の円偏光フィルタ５は、投光部２の投光面（投光レンズ２２の前面）及び受光部３の受光面（受光レンズ３１の前面）に設けられ、入射光のうち特定回転方向の円偏光成分（第１の円偏光成分）のみを透過するものである。ここで、第１の円偏光フィルタ５は、左回転の円偏光成分のみを透過するものでもよいし、右回転の円偏光成分のみを透過するものでもよい。なお、本願発明で述べる“のみ”とは、透過する光のうち特定回転方向の円偏光成分が占める割合が１００％であること、換言すれば、特定の回転方向の円偏光成分以外の光成分が透過光に混ざることを全く許容しないことを示すものではなく、実用上無視できる程度にそれらの光成分が混ざったとしても本願発明の趣旨を損なうものではない。また、第１の円偏光フィルタ５は、例えば、シート状部材から構成して投光レンズ２２の前面に直接貼り付けるなどして固定してもよいし、アタッチメント部（第１の装着部）により投光レンズ２２の前面及び受光レンズ３１の前面に着脱可能とするようにしてもよい。この際、フィルタ５は、直線偏光フィルタではなく、円偏光フィルタであるため、厳密な取付け角度の精度を求めなくてもセンサ精度に影響はない。なお、図１では、投光部２及び受光部３に対し、一体の第１の円偏光フィルタ５を設けた場合を示しているが、別体であってもよい。また、第１の円偏光フィルタ５が取り付けられる投受光部１は既存のものでもよい。
【００１８】
第２の円偏光フィルタ６は、回帰反射板４の反射面（前面）に設けられ、入射光のうち、第１の円偏光成分の回転方向とは逆方向である円偏光成分（第２の円偏光成分）のみを透過するものである。なお、第２の円偏光フィルタ６は、例えば、シート状部材から構成して回帰反射板４の前面に直接貼り付けるなどして固定してもよいし、アタッチメント部（第２の装着部）により回帰反射板４の前面に着脱可能とするようにしてもよい。この際、フィルタ６は、直線偏光フィルタではなく、円偏光フィルタであるため、厳密な取付け角度の精度を求めなくてもセンサ精度に影響はない。
【００１９】
検出部７は、受光部３（受光素子３２）による受光量に基づいて、検出領域における透明体５０の有無を検出するものである。ここで、検出部７は、受光部３による受光がない場合には検出領域に透明体５０はないと判定し、受光部３による受光がある場合には検出領域に透明体５０があると判定する。
【００２０】
次に、上記のように構成された光電スイッチの動作について、図２を参照しながら説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る光電スイッチによる検出動作を説明する図であり、（ａ）は光電スイッチの光の流れを示す図であり、（ｂ）は検出対象の物体（偏光を乱す透明体５０）の有無による各箇所での光の状態を示す表である。なお、図２（ａ）では、簡略化のため、投受光部１については投光部２及び受光部３の内部構成についてのみ図示し、検出部７は図示を省略している。
【００２１】
まず、検出領域に透明体５０が存在しない場合について説明する。
光電スイッチにて透明体検出を行う場合、まず、投光部２の投光素子２１は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ２２はこの光を集光する。この際の光（図２に示す光Ａ）は自然光であり、偏光状態に乱れが生じている。
【００２２】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、投光レンズ２２により集光された光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。これにより、検出領域に投光される光（図２に示す光Ｂ）は、右（左）円偏光となる。その後、この光は、検出領域上に透明体５０が存在しないため、そのまま第２の円偏光フィルタ６に入射する（図２に示す光Ｃ）。
【００２３】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、検出領域からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。しかしながら、入射された光（図２に示す光Ｃ）は右（左）円偏光であるため、この光は第２の円偏光フィルタ６で遮光され、受光部３側には到達しない。その結果、回帰反射板４での光の反射はなく、受光部３（受光素子３２）での受光もない（図２に示す光Ｄ〜Ｈはない）。よって、検出部７は検出領域に透明体５０はないと判定する。
【００２４】
次に、検出領域に偏光を乱す透明体５０が存在する場合について説明する。
この場合、上記と同様に、投光部２の投光素子２１は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ２２はこの光を集光する。この際の光（図２に示す光Ａ）は自然光であり、偏光状態に乱れが生じている。
【００２５】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、投光レンズ２２により集光された光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。これにより、検出領域に投光される光（図２に示す光Ｂ）は、右（左）円偏光となる。その後、この光は、検出領域上に存在する透明体５０に入射し、この透明体５０により偏光状態が乱れた状態となる（図２に示す光Ｃ）。その後、この光は第２の円偏光フィルタ６に入射する。
【００２６】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、検出領域からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｃ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には左（右）回転の円偏光成分が含まれているため、回帰反射板４側には左（右）円偏光が出力される（図２に示す光Ｄ）。
次いで、回帰反射板４は、第２の円偏光フィルタ６からの光を反射する。この際、反射した光（図２に示す光Ｅ）は、偏光状態に乱れが生じた状態となる。なお、回帰反射板４としてＰＭＭＡ材料から成る部材を用いた場合には、部材の透過による偏光状態の乱れは小さく、さらに回帰反射によって生じる偏光状態の変化も加わることになる。即ち、回帰反射板４による反射光は第２の円偏光成分を含むものとなる。
【００２７】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、回帰反射板４からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｅ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には左（右）回転の円偏光成分が含まれているため、検出領域側には左（右）円偏光が出力される（図２に示す光Ｆ）。その後、この光は、検出領域上に存在する透明体５０に入射し、この透明体５０により偏光状態がさらに乱れる（図２に示す光Ｇ）。その後、この光は第１の円偏光フィルタ５に入射する。
【００２８】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、検出領域からの光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｇ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には右（左）回転の円偏光成分が含まれているため、受光部３側には右（左）円偏光が出力される（図２に示す光Ｈ）。その後、この光は受光部３（受光素子３２）で受光され、検出部７は検出領域に透明体５０があると判定する。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、第１，２の円偏光フィルタ５，６を用いることで、検出領域に透明体５０が無いときには受光量がほぼゼロとなり、かつ検出領域に透明体５０が存在するときには受光量が相対的に増加し、ゼロ基準での光量増加を検出することで検出領域での透明体５０の存在を検出するように構成したので、信号の変化率が大きくなる。その結果、環境変化の影響に強い透明体検出を行うことができ、また、ヒステリシスの小さい（分解能の高い）、高い検出性能を備えた光電スイッチを用いなくても容易に安定して透明体検出を行うことが可能となる。また、ゼロ基準での光量増加を検出する構成のため、信号の変化率が大きいため、光電スイッチの微妙な感度調整が不要となる。
【００３０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る光電スイッチの構成を示す図である。図３に示す実施の形態２に係る光電スイッチは、図１に示す実施の形態１に係る光電スイッチに光学部材８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。ただし、実施の形態２においては回帰反射板４は偏光状態を変化させない部材であっても構わない。
【００３１】
光学部材８は、回帰反射板４と第２の円偏光フィルタ６との間に設けられ、入射光の偏光を乱して透過するものである。
【００３２】
次に、上記のように構成された光電スイッチの動作について、図４を参照しながら説明する。図４はこの発明の実施の形態２に係る光電スイッチによる検出動作を説明する図であり、（ａ）は光電スイッチの光の流れを示す図であり、（ｂ）は検出対象の物体（偏光を乱す透明体５０）の有無による各箇所での光の状態を示す表である。なお、図４（ａ）では、簡略化のため、投受光部１については投光部２及び受光部３の内部構成についてのみ図示し、検出部７は図示を省略している。
【００３３】
まず、検出領域に透明体５０が存在しない場合について説明する。
光電スイッチにて透明体検出を行う場合、まず、投光部２の投光素子２１は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ２２はこの光を集光する。この際の光（図２に示す光Ａ）は自然光であり、偏光状態に乱れが生じている。
【００３４】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、投光レンズ２２により集光された光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。これにより、検出領域に投光される光（図２に示す光Ｂ）は、右（左）円偏光となる。その後、この光は、検出領域上に透明体５０が存在しないため、そのまま第２の円偏光フィルタ６に入射する（図２に示す光Ｃ）。
【００３５】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、検出領域からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。しかしながら、入射された光（図２に示す光Ｃ）は右（左）円偏光であるため、この光は第２の円偏光フィルタ６で遮光され、受光部３側には到達しない。その結果、回帰反射板４での光の反射はなく、受光部３（受光素子３２）での受光もない（図２に示す光Ｄ〜Ｊはない）。よって、検出部７は検出領域に透明体５０はないと判定する。
【００３６】
次に、検出領域に偏光を乱す透明体５０が存在する場合について説明する。
この場合、上記と同様に、投光部２の投光素子２１は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ２２はこの光を集光する。この際の光（図２に示す光Ａ）は自然光であり、偏光状態に乱れが生じている。
【００３７】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、投光レンズ２２により集光された光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。これにより、検出領域に投光される光（図２に示す光Ｂ）は、右（左）円偏光となる。その後、この光は、検出領域上に存在する透明体５０に入射し、この透明体５０により偏光状態が乱れた状態となる（図２に示す光Ｃ）。その後、この光は第２の円偏光フィルタ６に入射する。
【００３８】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、検出領域からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｃ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には左（右）回転の円偏光成分が含まれているため、光学部材８側には左（右）円偏光が出力される（図２に示す光Ｄ）。
次いで、光学部材８は、第２の円偏光フィルタ６からの光の偏光を乱して透過する（図２に示す光Ｅ）。
次いで、回帰反射板４は、第２の円偏光フィルタ６からの光を反射する。この際、反射した光（図２に示す光Ｆ）は、偏光状態に乱れが生じた状態である。
次いで、光学部材８は、回帰反射板４からの光の偏光をさらに乱して透過する（図２に示す光Ｇ）。
【００３９】
次いで、第２の円偏光フィルタ６は、回帰反射板４からの光のうち左（右）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｇ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には左（右）回転の円偏光成分が含まれているため、検出領域側には左（右）円偏光が出力される（図２に示す光Ｈ）。その後、この光は、検出領域上に存在する透明体５０に入射し、この透明体５０により偏光状態がさらに乱れる（図２に示す光Ｉ）。その後、この光は第１の円偏光フィルタ５に入射する。
【００４０】
次いで、第１の円偏光フィルタ５は、検出領域からの光のうち右（左）回転の円偏光成分のみを透過する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｉ）は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には右（左）回転の円偏光成分が含まれているため、受光部３側には右（左）円偏光が出力される（図２に示す光Ｊ）。その後、この光は受光部３（受光素子３２）で受光され、検出部７は検出領域に透明体５０があると判定する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態２によれば、回帰反射板４と第２の円偏光フィルタ６との間に、入射光の偏光を乱して透過する光学部材８を設けても、信号の変化率が大きくなる。その結果、環境変化の影響に強い透明体検出を行うことができ、また、ヒステリシスの小さい（分解能の高い）、高い検出性能を備えた光電スイッチを用いなくても容易に安定して透明体検出を行うことが可能となる。また、ゼロ基準での光量増加を検出する構成のため、信号の変化率が大きいため、光電スイッチの微妙な感度調整が不要となる。
【００４２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  投受光部
２  投光部
３  受光部
４  回帰反射板（反射部材）
５  第１の円偏光フィルタ
６  第２の円偏光フィルタ
７  検出部
８  光学部材
２１  投光素子
２２  投光レンズ
３１  受光レンズ
３２  受光素子
５０  透明体
【図１】
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【図２】
2015115187.tif 000004
【図３】
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【図４】
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