(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光側センサヘッドから幅をもつ検査領域へと光を照射し、該検査領域を通過した光を受光側センサヘッドで受光する透過型光エリアセンサであって、
前記発光側センサヘッドは出射用導光体を含んで構成され、前記受光側センサヘッドは受光用導光体を含んで構成され、
前記出射用導光体は、芯材と該芯材の周囲を覆う少なくとも１層の鞘材とからなる層構造をもち且つ前記検査領域の幅に応じた一定の幅（Ｗ）及び一定の厚さ（ｔ）をもつシート状の導光体であり、一方端部の端面が第１の光入射端面とされ且つ他方端部の端面が第１の光出射端面とされ、発光素子から発せられた光を前記第１の光入射端面に入射させて前記第１の光出射端面へと導光し該第１の光出射端面から出射させるものであり、前記一定の厚さ（ｔ）は０．２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり、前記一定の幅（Ｗ）と前記一定の厚さ（ｔ）との比率（Ｗ／ｔ）は１０〜１００００の範囲内にあり、
前記受光用導光体は、一方端部の端面が第２の光入射端面とされ且つ他方端部の端面が第２の光出射端面とされ、前記第１の光出射端面から出射され前記検査領域を通過した光を前記第２の光入射端面に入射させて前記第２の光出射端面へと導光し該第２の光出射端面から出射させて光検出素子へと導くものであり、
前記発光側センサヘッドと前記受光側センサヘッドとが正対に位置していることを特徴とする透過型光エリアセンサ。
【請求項２】
前記発光側センサヘッドは更に発光側センサヘッド本体を含んで構成され、前記出射用導光体の他方端部は前記発光側センサヘッド本体により固定保持されており、前記第１の光出射端面は前記発光側センサヘッド本体の端面にて外部に露出していることを特徴とする、請求項１に記載の透過型光エリアセンサ。
【請求項３】
前記受光側センサヘッドは更に受光側センサヘッド本体を含んで構成され、前記受光用導光体の一方端部は前記受光側センサヘッド本体により固定保持されており、前記第２の光入射端面は前記受光側センサヘッド本体の端面にて外部に露出していることを特徴とする、請求項１または２に記載の透過型光エリアセンサ。
【請求項４】
前記受光用導光体は、芯材と該芯材の周囲を覆う少なくとも１層の鞘材とからなる層構造をもち且つ前記検査領域の幅に応じた一定の幅及び一定の厚さをもつシート状の導光体であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の透過型光エリアセンサ。
【請求項５】
前記受光用導光体は、前記第２の光入射端面において断面形状が直線状となるように並べられた複数の光ファイバを含んでなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の透過型光エリアセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型光エリアセンサに関し、一方のセンサヘッドから一定幅の検査領域に光照射し、該検査領域を通過した光を他方のセンサヘッドで受光する透過型光エリアセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型光エリアセンサとして、光ファイバを用いてセンサヘッドを形成してなるものがある。このセンサヘッドは、複数の光ファイバの端部をセンサヘッド本体に固定し、検査領域幅の全体にわたって光ファイバ端部を１列若しくは複数列に配列している。このように構成された光ファイバエリアセンサでは、一方のセンサヘッドから検査領域幅をカバーするように光を照射し、検査領域を通過した光を他方のセンサヘッドで受光する。光ファイバ端部を１列に配列してセンサヘッドを形成している例として、特開昭６０−１５７１２５号公報（特許文献１）に記載のものが挙げられる。
【特許文献１】特開昭６０−１５７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光ファイバはある程度の開口角を持つので、センサヘッドの光ファイバ端面から出射する光は広がりを持っている。そのため、図４に示すように、発光側センサヘッドの光ファイバ４１の出射端面から出た光では、わずかながら発光側センサヘッド端面付近に光無照射部分が生じることになる。被検出物４２がこの光無照射部分以外の部分を通過した場合には、受光側エリアセンサにおいて受光レベルが低下して、被検出物４２の存在を検出することができるが、被検出物４２が光無照射部分を通過した場合には、受光側エリアセンサにおいて受光レベルが十分には低下せず、被検出物４２の存在を見逃すという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、発光側センサヘッド端面付近の光無照射部分を無くし、検査領域内のどの位置にある被検出物をも検出することができる透過型光エリアセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、以上の目的を達成するものとして、
発光側センサヘッドから幅をもつ検査領域へと光を照射し、該検査領域を通過した光を受光側センサヘッドで受光する透過型光エリアセンサであって、
前記発光側センサヘッドは、発光素子から発せられた光を一方の端面に入射させて導光し且つ他方の端面から出射させる出射用導光体を含んで構成され、
前記受光側センサヘッドは、前記検査領域を通過した光を一方の端面に入射させて導光し且つ他方の端面から出射させて光検出素子へと導く受光用導光体を含んで構成され、
前記発光側センサヘッドと受光側センサヘッドとが正対に位置し、
前記出射用導光体は、芯材と該芯材の周囲を覆う少なくとも１層の鞘材とからなる層構造をもつシート状の導光体であることを特徴とする透過型光エリアセンサ、
が提供される。
【０００６】
本発明の一態様においては、前記受光用導光体は、芯材と該芯材の周囲を覆う少なくとも１層の鞘材とからなる層構造をもつシート状の導光体である。本発明の一態様においては、前記受光用導光体は、前記一方の端面において断面形状が直線状となるように並べられた複数の光ファイバを含んでなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の透過型光エリアセンサによれば、発光側センサヘッド端面付近の光無照射部分を無くして、検査領域内のどの位置にある被検出物をも検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら，本発明の透過型光エリアセンサの実施形態について説明する。
【０００９】
図１ａは本発明の透過型光エリアセンサの第１の実施形態の構成を示す模式図である。本実施形態の透過型光エリアセンサにおいて、発光側センサヘッドは、ヘッド本体１１及び出射用導光体１２を含んで構成される。出射用導光体１２の一方の端部は発光側センサヘッド本体１１に固定保持されている。出射用導光体１２の一方端部の端面は、光出射端面とされ、発光側センサヘッド本体１１の端面にて外部に露出している。出射用導光体１２の光出射端面は、導光体そのままの状態でも良いし、端面保護のために透明なガラス板やアクリルなどの樹脂成形板を付設しても良いし、光を集光するためのレンズなどを付設しても良い。
【００１０】
出射用導光体１２の他方の端部の端面は光入射端面とされ、該光入射端面に隣接し対向するように発光素子１３が配置されている。発光素子１３から発せられた光は、出射用導光体１２の光入射端面に入射し、出射用導光体中を導光され、出射用導光体１２の光出射端面から出射する。
【００１１】
受光側センサヘッドは、ヘッド本体１４及び受光用導光体１５を含んで構成される。受光用導光体１５の一方の端部は受光側センサヘッド本体１４に固定保持されている。受光用導光体１５の一方端部の端面は、光入射端面とされ、受光側センサヘッド本体１４の端面にて外部に露出している。受光用導光体１５の光入射端面は、導光体そのままの状態でも良いし、端面保護のために透明なガラス板やアクリルなどの樹脂成形板を付設しても良いし、光を集光するためのレンズなどを付設しても良い。
【００１２】
受光用導光体１５の他方の端部の端面は光出射端面とされ、該光出射端面に隣接し対向するように光検出素子１６が配置されている。受光用導光体１５の光入射端面に入射した光は、受光用導光体中を導光され、受光用導光体１５の光出射端面から出射して光検出素子１６へと導かれる。
【００１３】
発光側センサヘッドと受光側センサヘッドとは正対するように配置される。これにより、発光側センサヘッドの出射用導光体１２の光出射端面から発せられ、所要の幅（図１ａにおける上下方向寸法）をもつ検査領域へと照射され、該検査領域を通過した光を、効率よく受光側センサヘッドの受光用導光体１５の光入射端面に入射させて受光することができる。
【００１４】
出射用導光体１２および受光用導光体１５として用いられるシート状導光体について、出射用導光体１２を例にとり、図１ｂを参照して説明する。シート状導光体１２は、芯材１２ａと鞘材１２ｂとで構成され、芯材１２ａの周囲を鞘材１２ｂで覆った構成となっている。このようなシート状導光体１２の層構造において、鞘材は２層以上からなるものでもよい。
【００１５】
芯材１２ａとしては、導光体芯材として公知の材料が使用可能であり、例えば、メタクリル酸メチルの単独重合体（ＰＭＭＡ）または共重合体を主成分として構成することができる。中でも光透過性及び耐久性に優れると共に安価なことから、ＰＭＭＡを主成分として構成することが好ましい。なお、メタクリル酸メチルの共重合体を用いる場合、メタクリル酸メチルの含有量は５０質量％以上とすることが好ましい。また、ポリカーボネート系樹脂を用いた場合、ＰＭＭＡより高屈折率であり、開口数が大きくなり、受光量を増やすことが可能であり、シートを屈曲した際、光の漏れを低く抑えることができる。さらに、耐熱性が要求される場合などには、上述のポリカーボネート系樹脂や、脂環式ポリオレフィン系樹脂を用いることもできる。
【００１６】
鞘材１２ｂとしては、導光体鞘材として公知の材料が使用可能であり、例えば、含フッ素オレフィン系樹脂を主成分とする樹脂組成物により構成することができる。含フッ素オレフィン系樹脂としては、例えば、フッ化ビニリデン系共重合体を挙げることができ、具体的にはフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの２元共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロアセトンとの２元共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの２元共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロエチレンとの３元共重合体等を例示できる。
【００１７】
シート状導光体１２は、その取り扱い性を高める観点から、屈曲性を有することが好ましい。そのためには、厚さ（ｔ）は０．２ｍｍ〜３ｍｍの範囲が適している。幅（Ｗ）は検査領域の幅に応じた幅を任意に選択すればよい。さらに幅（Ｗ）と厚さ（ｔ）との比率Ｗ／ｔは１０〜１００００の範囲が適している。
【００１８】
シート状導光体１２の保護のために被覆を設けても良い。被覆材としては公知の材料が使用可能であり、例えば、ポリエチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ナイロン系樹脂等が挙げられる。
【００１９】
尚、受光用導光体１５としてシート状導光体を用いる場合には、その幅（Ｗ）は光検出素子１６の寸法（シート状導光体の幅方向に対応する寸法）以下にすることが好ましい。例えば、浜松ホトニクス（株）製フォトダイオードＳ２５５１の受光面サイズは２９．１×１．２ｍｍであり、シート状導光体の幅は２９．１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
発光素子１３としては、公知の発光素子が使用可能であり、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）が挙げられる。上記の発光素子の中でも特にＬＥＤは、長時間点灯した場合でもＬＥＤ周辺での温度上昇が小さい、サイズが小さく小型化が容易などの理由から、本発明の発光素子１３として特に好ましい。発光素子１３としてＬＥＤを用いる場合には、色（波長）の制限は無く、白色、赤色、緑色、青色など、どの波長のＬＥＤを使用しても良い。ＬＥＤは出射用導光体１２の光入射端面に隣接して１個設置しても良いし、複数個設置しても良い。
【００２１】
光検出素子１６としては、公知の光検出素子が使用可能であり、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、フォトトランジスタなどが挙げられる。
【００２２】
図２は本発明の透過型エリアセンサの第２の実施形態の構成の一部を示す模式図である。本実施形態は、受光側センサヘッドの受光用導光体２５として複数の光ファイバからなるものを用いたこと以外は、第１の実施形態と同一である。受光用導光体２５の一方の端部は受光側センサヘッド本体２４に固定保持されている。受光用導光体２５の一方端部の端面は、光入射端面とされ、受光側センサヘッド本体２４の端面にて外部に露出している。この受光用導光体２５の一方端部の端面において、該受光用導光体を構成する複数の光ファイバは断面形状が直線状（検査領域の幅方向に延びた直線状）となるように並べられている。受光用導光体２５の他方の端部の端面は光出射端面とされており、該光出射端面において複数の光ファイバは集束されている。
【００２３】
受光用導光体２５を構成する光ファイバとしては、公知の組成の光ファイバが使用可能であり、例えば、三菱レイヨン（株）製の光ファイバであって、ファイバ径φ２．０ｍｍのＣＫ−８０、ファイバ径φ１．５ｍｍのＣＫ−６０、ファイバ径φ１．０ｍｍのＣＫ−４０、ファイバ径φ０．７５ｍｍのＣＫ−３０、ファイバ径φ０．５ｍｍのＣＫ−２０などが挙げられる。
【００２４】
以上のような本発明実施形態の透過型光エリアセンサによれば、センサ端面付近を含む全ての検査領域内における光無照射部分を無くすことができ、検査領域内のどの位置にある被検出物をも良好に検出することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２６】
（実施例１）
上記第２の実施形態に属する透過型光エリアセンサであって、図３ａに示されるものを作製した。
【００２７】
出射用導光体３１ａとして、芯材にＰＭＭＡ（三菱レイヨン（株）製、アクリペット）を用い、鞘材にフッ化ビニリデン系樹脂ＶＰ−１００（ダイキン工業（株）製）を用いた、幅３０ｍｍ及び厚さ１ｍｍのシート状導光体を使用した。
【００２８】
受光用導光体３２ａとして、ファイバ径φ１ｍｍの光ファイバ（三菱レイヨン（株）製、ＣＫ−４０）を３０本用いた光ファイバシートを使用した。
【００２９】
発光素子３３として、ハロゲンランプ１００Ｗ（三菱レイヨン（株）製、ハロゲンランプ光源ＥＬＩ−１００Ｇ）を用いた。
【００３０】
受光用導光体３２ａからの出射光量を測定するための光検出素子たる光測定器３４として、光パワーメータ（アンリツ（株）製、ＯＰＴＩＣＡＬ  ＰＯＷＥＲ  ＭＥＴＥＲ  ＭＬ９１０Ａ）を用いた。
【００３１】
被検出物３５として０．５ｍｍのピンゲージを用い、シート状導光体−ピンゲージ間距離ＷＤ１を１ｍｍとし、シート状導光体−光ファイバシート間距離ＷＤ２を２０ｍｍとして測定した。
【００３２】
出射光量の平均出力９．３５［ｄＢ］に対し、ピンゲージ位置出力は６．３５［ｄＢ］となり、２．９９［ｄＢ］の出力差を得ることができた。
【００３３】
測定結果を表１及び図５に示す。
【００３４】
（比較例）
実施例１の比較例の透過型光エリアセンサとして、図３ｂに示されるものを作製した。出射用導光体３１ｂおよび受光用導光体３２ｂとして、ファイバ径φ１ｍｍの光ファイバ（三菱レイヨン（株）製、ＣＫ−４０）を３０本用いた光ファイバシートを使用した。その他の構成は実施例１と同じである。ピンゲージを光出射用導光体３１ｂの光ファイバの正面および隣接光ファイバ間において各々測定を行った。光ファイバ正面では、出射光量の平均出力８．７５［ｄＢ］に対し、ピンゲージ位置出力は６．５６［ｄＢ］となり、２．１９［ｄＢ］の出力差が得られた。隣接光ファイバ間では、出射光量の平均出力８．６９［ｄＢ］に対し、ピンゲージ位置出力は７．８１［ｄＢ］であり、出力差は０．８８［ｄＢ］しかなかった。光出射用導光体として光ファイバシートを用いた場合、被検出物の通過位置によって１．３１［ｄＢ］の差が出る結果が得られた。
【００３５】
測定結果を表１及び図６〜７に示す。
【００３６】
（実施例２）
上記第１の実施形態に属する透過型光エリアセンサであって、図３ｃに示されるものを作製した。
【００３７】
出射用導光体３１ｃおよび受光用導光体３２ｃとして、芯材にＰＭＭＡ（三菱レイヨン（株）製、アクリペット）を用い、鞘材にフッ化ビニリデン系樹脂ＶＰ−１００（ダイキン工業（株）製）を用いた、幅３０ｍｍ及び厚さ１ｍｍのシート状導光体を使用した。
【００３８】
実施例１と同様にして測定を行ったところ、ピンゲージがある場合と無い場合とで比較した場合の光量変動を確認することができた。
【００３９】
【表１】
0005190226.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】本発明の透過型光エリアセンサの第１の実施形態の構成を示す模式図である。
【図１ｂ】図１ａの透過型光エリアセンサで用いるシート状導光体の構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の透過型光エリアセンサの第２の実施形態の構成を示す模式図である。
【図３ａ】本発明の実施例１で作製した透過型光エリアセンサの構成を概略的に示す図である。
【図３ｂ】本発明の比較例で作製した透過型光エリアセンサの構成を概略的に示す図である。
【図３ｃ】本発明の実施例２で作製した透過型光エリアセンサの構成を概略的に示す図である。
【図４】背景技術を概略的に示す図である。
【図５】実施例１における測定結果（シート状導光体にピンゲージを配置したときの出力）を示すグラフである。
【図６】比較例における測定結果（光ファイバ正面にピンゲージを配置したときの出力）を示すグラフである。
【図７】比較例における測定結果（隣接光ファイバ間にピンゲージを配置したときの出力）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１１：発光側センサヘッド本体
１２：出射用導光体
１２ａ：芯材
１２ｂ：鞘材
１３：発光素子
１４：受光側センサヘッド本体
１５：受光用導光体
１６：光検出素子
２４：受光側センサヘッド本体
２５：受光用導光体
３１ａ：出射用導光体（シート状導光体）
３１ｂ：出射用導光体（光ファイバシート）
３１ｃ：出射用導光体（シート状導光体）
３２ａ：受光用導光体（光ファイバシート）
３２ｂ：受光用導光体（光ファイバシート）
３２ｃ：受光用導光体（シート状導光体）
３３：発光素子
３４：光測定器
３５：被検出物
４１：光ファイバ
４２：被検出物
【図１ａ】
0005190226.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
0005190226.tif 000009
【図５】
0005190226.tif 000010
【図６】
0005190226.tif 000011
【図７】
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