(57)【要約】      （修正有）【課題】透明な物体であっても透過型光電センサで検出を可能にする装置を提供する。【解決手段】光源９から出た光は途中、被測定物内での屈折により進行方向が変わる。光軸１０を通った光は被測定物３内で屈折、反射し光軸１６，１７を通り、光軸１３に沿って方向１４へ抜ける。即ち受光センサ１１へ到達すべき光が別の方向へ向かうことになる。よって受光センサ１１へ到達する光量が変化することから被測定物３の検出が可能となる。【選択図】図２
0003172595.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
透過型光電センサを使用する透明な物体の有無検出において、透明な物体内壁面から内側中空部へ光が進行するときの検出信号入射光の入射角をθ1、屈折角をθ2とするとλ＝sinθ2/sinθ1で示される式から、θ２>π／４となることを応用する装置。
【請求項２】
透過型光電センサを使用する透明な物体の有無検出において、透明な物体外部から内部へ光が進行するときの入射角をθ６屈折角をθ５とすると［請求項１］で示されたθ1の角度になるθ６となることを応用する装置。
【請求項３】
透過型光電センサを使用する透明な物体の有無検出において、請求項１および２の構造による装置。
【請求項４】
前期請求項１および２記載の透明物体が、試験管、コップ、グラス等の透明ガラス製品、透明アクリル製品、透明プラスチック製品、ビニールチューブをはじめとする透明ビニール製品、及び、透明な部品、部材または材料で構成される物体である場合の装置。  
【請求項５】
透過型光電センサを使用する透明物体の有無検出において、前記載の透明物体が請求項４に記載の物体である場合における請求項１、２のいずれかに記載の構造による装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、透明物体を、透過型光電センサによって検出することを目的とする装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業分野において、製品や材料等、物体の有無を検出する技術が種々応用されている。
これら物体の有無を検知するため様々なセンサや、それを利用した方法及び装置が考案されている。その中で、光を応用した光電センサも多数使用されている。透明な物体に対しては一般的に近接センサや反射型光電センサが使用されている。その他、不透明な物体に対しては透過型光電センサも使用されている。
【０００３】
光電センサには光の反射を利用する反射型光電センサと、光が遮断されることで物体を検知する透過型光電センサがある。
このうち透過型光電センサは、光が遮断されることで物体の通過や有無を検出する。産業分野においては、装置や機械にその機能が利用されている。例えば、自動改札機では、人の通過や、切符や定期券の有無及び判別、そして、複写機（コピー機）では、原稿サイズ、用紙の有無を検出するために使用されている、等があげられる。
【０００４】
透過型光電センサは、光源から出た光が光源と分離された位置にある受光センサへ到達する構造である。この場合、物体が不透明であれば、光は途中で遮断され受光センサへ到達しないため物体を検出することができる。また、物体が半透明であれば、光は減衰し、その減衰量により物体の有無を検出することができる。
【０００５】
しかし、物体が透明な場合、光は減衰しないため受光センサでの光量は、物体の有無にかかわらず変化しないので物体を検出することができない。つまり透明な物体は光が透過するため、透過型光電センサでは検出が困難である。
本考案は、この透明な物体を透過型光電センサで検出可能とした構造を特長とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９−１４７１８号公報
透明物体を構成する分子に波長を変化させた赤外線を連続的に照射していくと、分子固有の振動エネルギーに対応した赤外線が吸収され、構成する分子の構造に応じた特有の吸収スペクトルが得られる方法は従来から知られてる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の吸収スペクトルを利用して透明な物体を同定する方法は、明らかに赤外線吸収スペクトルを利用して透明な物体を構成する分子の構造、すなわち材質が同じものであるかの確認を行うものであり、本考案が解決しようとする透明な物体の有無、或いは、そのものの検出とは異なるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、前述の様に、透過型光電センサを用い単に光を照射しただけでは透明な物体を検出するのは、光が透過するため困難であり、検出できない点である。
本考案は、ここで透明な物体に対し、光源から出た光が受光センサに届かない様な機構・構造を考案し透過型光電センサで検出可能としたことをその特徴とする。
【０００９】
本考案についてさらに説明を加える。透明性を表す光線透過率は不透明になればなるほど透過率は下がるから不透明な物体の場合、受光センサの光量の減衰よって検出できる。これに対し、物体が透明な場合、光源から出た光は物体を透過するため、その先の受光センサへそのまま到達する。従って、受光センサへ到達する光量は物体の有無にかかわらず変化は無い。このため透明な物体は検出されないことになる。しかしながら透明な物体でも透過した光を受光センサへ到達させないような構造を保持させれば検出可能となる。  
【００１０】
透過型光電センサにおいて、透明な物体でも光源から出た光が受光センサへ到達しない位置に光源及び受光センサを設置する。
【考案の効果】
【００１１】
次に本考案による透明物体が試験管、グラス、ビニールチューブ等の円筒形状の場合の検出原理を図で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は構造の説明図である。
【図２】図２は実施方法を示した説明図である。
【図３】図３は図２の詳細を示す。
【図４】図４は本案の請求範囲を示す。
【考案を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図１は、試験管、グラス、ビニールチューブ等の円筒形状の透明な物体である被測定物3を検出する場合であって、透過型光電センサは光源1及び受光センサ2で構成される。被測定物3がない場合、光源1から出た光は、光軸4,5,6,7,8を通り受光センサ2へ到達する。不透明な被測定物3がある場合、光は被測定物3で遮断される。光が受光センサ2へ到達しないので被測定物3の有無を検出できる。
【００１４】
被測定物3が半透明な場合は、前述した通り光源1から出た光は被測定物3を透過する際、光量が減衰する。減衰した光が受光センサ2へ到達する。受光センサ2では光量が変化するため被測定物3有無の検出が可能である。
【００１５】
被測定物3が透明な場合は、光源1から出た光は光軸4を通り被測定物3を透過し光軸6を通り再度被測定物3を透過し光軸8を通り受光センサ2へ到達する。被測定物3の有無で光量に変化が無いため被測定物3有無が検出できない。
【００１６】
ここで光源1と受光センサ2の組合せとは別に、被測定物3の内壁面を光軸が通る様な位置に光源9と受光センサ11を設置する。被測定物3がない場合、光源9から出た光は光軸10,12を通り受光センサ11へ到達する。
【００１７】
不透明な被測定物3がある場合、光は被測定物3で遮断される。光が受光センサ11へ到達しないので被測定物3が検出できる。
【００１８】
図２において、被測定物3を透明な物体とする。この場合、光源9から出た光は途中、被測定物内での屈折により進行方向が変わる。光軸10を通った光は被測定物3内で屈折、反射し光軸16,17を通り、光軸13に沿って方向14へ抜ける。即ち受光センサ11へ到達すべき光が別の方向へ向かうことになる。よって受光センサ11へ到達する光量が変化することから被測定物3の検出が可能となる。
【００１９】
詳細を説明する。図２において光源9からの光は光軸10を通り,透明な被測定物3の内部で光軸16の方向へ屈折する。さらに被測定物3内部を透過する際、光は光軸17の方向へ反射する。そして光軸13の方向へ屈折し方向14へぬける。このため受光センサ11での光量が変化することになり被透明体を検出することができる。
【００２０】
よって、図２において光源9から出た光が透明な被測定物3の内部で反射、屈折し、光軸13の方向14へ進行することにより、受光センサ11の光量が変化し透明体を検出することができる。この光源9および受光センサ11の位置を規定する。
【００２１】
さらに、図２において、光源9および受光センサ11の位置で示される光軸10,12と被測定物外壁面接線15との距離r4(図４参照)が規定できる。
【００２２】
光源9から出た光が透明体である被測定物3の内部から中空部18へ透過するとき、被測定物3内部で全反射すれば光の進行方向がかわり、受光センサ11とは別の方向へ向かう。
【００２３】
図３において、円筒形の透明な被測定物3の内径、肉厚、外径、入射角、屈折角、この透明な被測定物3の内壁面での入射角、屈折角をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、θ６、θ５、θ１、θ２とする。また透明な被測定物3の中心と入射点および反射点とを結ぶ線で示される中心角をθ３とすると、下記の式が与えられる。
ｒ３＝ｒ１＋ｒ２  ・・・（１）
λ＝sinθ６/sinθ５・・・（２）
ｒ１２＝ｒ３２＋ｒ６２  −  ２＊ｒ３＊ｒ６ｃｏｓθ５  ・・・（３）
ｒ６２＝ｒ１２＋ｒ３２  −  ２＊ｒ１＊ｒ３ｃｏｓθ３  ・・・（４）
θ１＝θ３＋θ５  ・・・（５）
【００２４】
屈折率λは物質固有の値であり既知である。よって（２）より入射角θ６からθ５が求まる。
次にθ５、ｒ１、ｒ２、ｒ３からｒ６が求まる。
またｒ６、ｒ１、ｒ３からθ３が求まる。
さらにθ３、θ５からθ１が求まる。
よって被測定物3内壁面への入射角θ１は被測定物外側からの入射角θ６、屈折率λ、被測定物の外径ｒ３及び肉厚ｒ２から求まる。
【００２５】
図４において、透明な被測定物3の中心をC、被測定物3の外壁面接線15が被測定物3と接する点をE、透過型光電センサの光軸10の被測定物への入射点をB、光軸10とCEが交わる点をDとする。BCEで示される角度をθ４とする。
また被測定物3の入射点Bの接線がCEの延長線と交わる点をFとし、BD CD をそれぞれｒ７、ｒ５とする。DEは前述の図２における外壁面接線15と光源9および受光センサ11との距離ｒ４である。このｒ４を求める。以上より下記の式が与えられる。
ｒ４＝ｒ３  −  ｒ５  ・・・（６）
ｒ５＝ｒ３＊ｃｏｓθ４・・・（７）
θ４＝π／２  −  θ６・・・（８）
（６）（７）（８）で示す関係式とｒ３、θ６からｒ４が求まる。
【００２６】
まとめ  透過型光電センサにおいて光源から発せられた光が、屈折率、外径、肉厚から導かれる被測定物内壁で全反射する角度になる入射角で規定される位置に光源を設置してさらに透明な被測定物の接線と透過型光電センサとの距離を上述の関係式から規定される位置に設置すれば、光源9から出た光は受光センサ11に到達しない。
【００２７】
具体例を示す。透明体内部から透明体外部へ光が透過するとき屈折率の関係である角度以上になると光は透過せず透明体内部で全反射する。これを臨界角という。
一例をあげる。透明体の屈折率を1.45とすると臨界角は43.5度である。この場合、光源9から出た光が透明体である被測定物3内部を透過するとき、被測定物3外壁面へ入射する角度（図３のθ６）を、被測定物3内壁面への入射角（図３のθ１）が43.5度以上になるように光源9および受光センサ11を設置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
試験管、コップ、グラス等の透明ガラス製品、透明アクリル製品、透明プラスチック製品、ビニールチューブをはじめとする透明ビニール製品等の生産ライン上を移動する製品の有無の検出する用途に適用できる。また、医療機器等でのチューブ装着有無の検出、実験装置等での試験管着脱有無の検出等にも適用できる。
【図１】
0003172595.tif 000003
【図２】
0003172595.tif 000004
【図３】
0003172595.tif 000005
【図４】
0003172595.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光源と透過型光電センサからなり、光源と分離された位置にある受光センサを有し、光を光源が発生させ、受光センサにおいて、光量の変化を検知することによって、光源と受光センサとの間に配置された円筒形状の透明物体の有無検出を行う透明物体の検出装置であって、前記透明物体の屈折率λ、物体内壁面から内側中空部へ光が進行するときの該内壁面への入射角をθ1、屈折角をθ2とするとλ＝sinθ2/sinθ1で示される式が、θ２>π／４となる位置に光源を設置し、該光源より発せられた光の光軸上に受光センサを設置してなる透明物体の検出装置。    
【請求項２】
前記透明物体が、試験管、コップ、グラス等の透明ガラス製品、透明アクリル製品、透明プラスチック製品、ビニールチューブをはじめとする透明ビニール製品、及び、透明な部品、部材または材料で構成される物体であることを特徴とする請求項１記載の透明物体の検出装置。  
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図３において、円筒形の透明な被測定物3の内径、肉厚、外径、入射角、屈折角、この透明な被測定物3の内壁面での入射角、屈折角をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、θ６、θ５、θ１、θ２とする。また透明な被測定物3の中心と入射点および反射点とを結ぶ線で示される中心角をθ３とし、入射点と反射(透過)点との距離をｒ６とすると、下記の式が与えられる。ｒ３＝ｒ１＋ｒ２  ・・・（１）λ＝sinθ６/sinθ５・・・（２）ｒ１２＝ｒ３２＋ｒ６２ −  ２＊ｒ３＊ｒ６ｃｏｓθ５  ・・・（３）ｒ６２＝ｒ１２＋ｒ３２ −  ２＊ｒ１＊ｒ３ｃｏｓθ３  ・・・（４）θ１＝θ３＋θ５  ・・・（５）