(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】検出領域に光を投光する投光部２と、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受光部３と、検出領域を挟んで投光部２及び受光部３に対向配置され、当該検出領域からの光を反射する鏡面体４と、受光部３による受光量に基づいて検出領域における物体５０の有無を検出する検出部６とを備えた光電スイッチにおいて、鏡面体４は、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部材であり、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円偏光成分のみを透過する円偏光フィルタ５を備えた。【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物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、
前記反射部材は、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部材であり、
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円偏光成分のみを透過する円偏光フィルタを備えた
ことを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
前記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装着部を備えた
ことを特徴とする請求項１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、検出領域における物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、反射型およびリフレクタ型がある。
【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物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、反射部材は、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部材であり、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円偏光成分のみを透過する円偏光フィルタを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
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】
【００１１】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、例えば検出対象の物体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物体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）、鏡面体（反射部材）４、円偏光フィルタ５及び検出部６から構成されている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
鏡面体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。この鏡面体４は、入射光に対し、円偏光の回転方向が逆方向の円偏光成分を主として含む光に変換して反射する部材（例えば光沢金属）で構成されている。
【００１６】
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のみを透過するものである。ここで、円偏光フィルタ５は、左回転の円偏光のみを透過するものでもよいし、右回転の円偏光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、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の前面及び受光レンズ３１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（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、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。
【００１７】
検出部６は、受光部３（受光素子３２）による受光量に基づいて、検出領域における物体５０の有無を検出するものである。ここで、検出部６は、受光部３による受光がない場合には検出領域に物体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物体５０があると判定する。
【００１８】
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５０（偏光を乱す透明体、拡散反射する不透明体、偏光を乱す鏡面反射体）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６は図示を省略している。
【００１９】
まず、検出領域に物体５０が存在しない場合について説明する。
光電スイッチにて物体検出を行う場合、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。
【００２０】
次いで、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、検出領域上に物体５０が存在しないため、そのまま鏡面体４に入射する（図２に示す光Ｃ）。
【００２１】
次いで、鏡面体４は、検出領域からの光に対し、円偏光の回転方向が逆方向の円偏光成分を主として含む光に変換して反射する。ここで、入射された光（図２に示す光Ｃ）は右（左）円偏光であるため、検出領域側には左（右）円偏光が反射される（図２に示す光Ｄ）。その後、この光は、検出領域上に物体５０が存在しないため、そのまま円偏光フィルタ５に入射する。
【００２２】
次いで、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Ｅ）は左（右）円偏光であるため、この光は円偏光フィルタ５で遮光され、受光部３側には到達しない（図２に示す光Ｆはない）。その結果、受光部３で受光はされず、検出部６は検出領域に物体５０はないと判定する。
なお、検出領域上に物体５０はないため、図２に示す光Ｇ，Ｈは生じない。
【００２３】
次に、検出領域に偏光を乱す透明体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。
【００２４】
次いで、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に入射し、この透明体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、この光は鏡面体４に入射する。
【００２５】
次いで、鏡面体４は、検出領域からの光に対し、円偏光の回転方向が逆方向の円偏光成分を主として含む光に変換して反射する。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るため、検出領域側には変更状態に乱れが生じた光が反射される（図２に示す光Ｄ）。その後、この光は、検出領域上に存在する透明体に入射し、この透明体により偏光状態がさらに乱れた状態となる（図２に示す光Ｅ）。その後、この光は円偏光フィルタ５に入射する。
【００２６】
次いで、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Ｅ）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Ｆ）。その後、この光は受光部３（受光素子３２）で受光され、検出部６は検出領域に物体５０（透明体）があると判定する。
なお、検出領域上には物体５０があるが、透明体であるため、図２に示す光Ｇ，Ｆは生じないか、あるいは生じてもその光は弱いものである。
【００２７】
次に、検出領域に拡散反射する不透明体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。
【００２８】
次いで、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不透明体に入射し、この不透明体により拡散反射されるため、鏡面体４側には出力されない（図２に示す光Ｃ〜Ｆはない）。一方、この不透明体により拡散反射された光は、円偏光フィルタ５に入射する（図２に示す光Ｇ）。なお、この光は偏光状態に乱れが生じている。
【００２９】
次いで、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６は検出領域に物体５０（不透明体）があると判定する。
【００３０】
次に、検出領域に偏光を乱す鏡面反射体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。
【００３１】
次いで、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鏡面反射体に入射し、この鏡面反射体により反射されるため、鏡面体４側には出力されない（図２に示す光Ｃ〜Ｆ）。一方、この鏡面反射体により反射された光は、円偏光フィルタ５に入射する（図２に示す光Ｇ）。なお、この光は偏光状態に乱れが生じている。
【００３２】
次いで、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６は検出領域に物体５０（鏡面反射体）があると判定する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、円偏光フィルタ５及び鏡面体４を用いることで、検出領域に透明体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（分解能の大きい）、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。また、本発明の構成では、検出対象の物体５０として、透明体に限らず、拡散反射する不透明体と、偏光を乱す鏡面反射体についても同様に検出可能である。
【００３４】
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】
【００３５】
１  投受光部
２  投光部
３  受光部
４  鏡面体（反射部材）
５  円偏光フィルタ
６  検出部
２１  投光素子
２２  投光レンズ
３１  受光レンズ
３２  受光素子
５０  物体
【図１】
2015115183.tif 000003
【図２】
2015115183.tif 000004