(57)【要約】【課題】背景物体が反射率の高いものであり、且つ、被検出物までの距離が変動した場合であっても、当該被検出物の有無を精度良好に検出することができる光電センサを提供する。【解決手段】光電センサ１は、アルミシートＷに光軸Ａ１方向に光を照射する投光手段３と、該投光手段３から出射され、アルミシートＷで反射された反射光を光軸Ａ２方向に折り返す回帰反射板４と、該回帰反射板４によって反射され、投光手段３からの出射光と同軸方向（光軸Ａ１方向）にアルミシートＷで再度反射された再反射光を受光する受光手段３とを備えている。光電センサ１は、受光した再反射光の受光量に基づいてアルミシートＷ上に付着された薄いマークＭを検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物に光を照射する投光手段と、
前記投光手段から出射され、前記被検出物で反射された反射光を該反射光と同軸方向に反射する反射部材と、
前記反射部材によって反射され、且つ、前記投光手段からの出射光と同軸方向に前記被検出物で再度反射された再反射光を受光する受光手段とを備え、
前記反射部材は、当該反射部材に入射する前記反射光の入射角度によらず、該反射光を同反射光の入射方向に反射する回帰反射板であり、
前記受光手段の受光量に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記反射部材は、前記被検出物と受光手段との距離が微小量変動した場合に、該変動によらず当該受光手段によって前記再反射光が受光可能な面積の反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記投光手段、前記受光手段、及び前記反射部材をそれぞれの規定位置に一体的に保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電センサ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光電センサに備えられる保持部材であって、
前記投光手段、前記受光手段、及び前記反射部材をそれぞれの規定位置に一体的に保持することを特徴とする保持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサ、及び該光電センサに好ましく用いられる保持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場の生産ライン等では、搬送物体上に載置等され搬送される被検出物で反射された光の受光量に基づいて当該被検出物の有無を検出するために、所謂拡散反射型の光電センサが用いられる場合がある。
【０００３】
この種の光電センサでは、被検出物に光を照射する投光素子と、該被検出物で反射した反射光を受光する受光素子とを備えている。そして、被検出物からの反射光と、該被検出物の背後に存在する背景物体（搬送物体）からの反射光とをそれぞれ前記受光素子が受光した場合に、当該受光量が変化する量（受光素子による受光量の変化量）に基づき、被検出物の有無を検出する。
【０００４】
このため、背景物体がアルミシートのような光沢面（金属光沢）を有するものであり、且つ、被検出物が光を透過し易い物であると、光は殆ど背景物体によって反射され、前記した受光量の変化量が小さくなり、当該被検出物の有無の検出が困難となる。
【０００５】
これに対し、所謂限定反射型の光電センサでは、投光素子の光軸と受光素子の光軸とを交差するように設け、当該光軸が交差する検出エリアで被検出物を検出することで、背景物体からの反射光の影響を低減し、同被検出物を精度良好に検出するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−８１３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この限定反射型の光電センサでは、検出エリアが限定されるため、例えば、被検出物が載置等される背景物体が上下方向に振動等し、被検出物までの距離が変動した場合では、当該被検出物の検出を精度良好に行えなくなることがある。
【０００７】
さらに、この種の光電センサでは、前述した拡散反射型の光電センサと同様、被検出物と背景物体との間での受光素子による受光量の変化量に基づいて被検出物の有無を検出するため、当該受光量の変化量を十分確保する必要がある。ところが、被検出物が、アルミシートのような反射率の高い背景物体上に付着した薄いマークや透明なめっき液等である場合には、受光量の変化量が小さくなり、被検出物を精度良好に検出することが困難となる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、背景物体が反射率の高いものであり、且つ、被検出物までの距離が変動した場合であっても、当該被検出物を精度良好に検出できる光電センサ、及び、該光電センサに好ましく用いられる保持部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検出物に光を照射する投光手段と、前記投光手段から出射され、前記被検出物で反射された反射光を該反射光と同軸方向に反射する反射部材と、前記反射部材によって反射され、且つ、前記投光手段からの出射光と同軸方向に前記被検出物で再度反射された再反射光を受光する受光手段とを備え、前記反射部材は、当該反射部材に入射する前記反射光の入射角度によらず、該反射光を同反射光の入射方向に反射する回帰反射板であり、前記受光手段の受光量に基づいて前記被検出物を検出すること、をその要旨とする。
【００１０】
本発明によれば、受光手段は、被検出物までの距離が変動（投光手段の光軸方向に被検出物が変位）した場合であっても、投光手段から出射された光と同軸方向（投光手段の光軸方向）に当該被検出物で再度反射された再反射光を継続して受光することになるので、当該距離の変動に拘わらず、被検出物の有無を確実に検出することができる。しかも、受光手段は、被検出物で２度反射された光（再反射光）を受光することになるので、被検出物の影響が増大し、被検出物の背後に存在する背景物体が反射率の高いものであっても、被検出物と背景物体との間での受光手段による受光量の変化量を増加させることができる。これにより、被検出物を精度良好に検出することができる。さらに、本発明では、反射部材として、当該反射部材に入射する反射光の入射角度によらず、該反射光を同反射光の入射方向に反射する回帰反射板を用いるので、被検出物の表面の傾斜が変化し、反射部材に入射する反射光の入射角度が変化する場合でも、正反射ミラーとは異なり、該反射光を同反射光の入射方向へ正確に反射させることができる。さらに、回帰反射板に保持部材等に対する組み付け誤差がある場合でも、上記と同様に、前記反射光を同反射光の入射方向へ正確に反射させることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光電センサにおいて、前記反射部材は、前記被検出物と受光手段との距離が微小量変動した場合に、該変動によらず当該受光手段によって前記再反射光が受光可能な面積の反射面を有すること、をその要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、反射部材は、被検出物の絶対位置が上下方向に微小量変動した場合に、該変動によらず受光手段によって当該被検出物で再度反射された再反射光を受光させることが可能な面積の反射面を有するので、被検出物までの距離が変動した場合において、受光手段によって再反射光をより確実に受光させることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光電センサにおいて、前記投光手段、前記受光手段、及び前記反射部材をそれぞれの規定位置に一体的に保持する保持部材をさらに備えること、をその要旨とする。
【００１４】
本発明によれば、光電センサに備えられた保持部材によって、投光手段、受光手段、及び反射部材をそれぞれの規定位置に一体的且つ確実に保持させることができる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光電センサに備えられる保持部材であって、前記投光手段、前記受光手段、及び前記反射部材をそれぞれの規定位置に一体的に保持すること、をその要旨とする。
【００１５】
本発明によれば、光電センサに備えられる保持部材によって、投光手段、受光手段、及び反射部材をそれぞれの規定位置に一体的且つ確実に保持させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、背景物体の反射率や被検出物までの距離に依存せず、当該被検出物を精度良好に検出できる光電センサ、及び、該光電センサに好ましく用いられる保持部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の光電センサ１は、ローラＲによって一定速度で搬送される背景物体としての光沢面を有するアルミシートＷ上に所定間隔を置いて複数付着された被検出物としての厚さの薄いマークＭ，…の有無を検出するものである（尚、本実施形態では、光電センサ１によりその有無が検出される被検出物は、マークＭ，…であり、アルミシートＷは、被検出物としてのマークＭ，…の背後に存在する背景物体であるが、当該マークＭ，…の反射率は、アルミシートＷの反射率と比較して極端に小さいため、本来ならば被検出物で反射されるべき光は、背景物体であるアルミシートＷで反射されるものとして取り扱う）。
【００１８】
該光電センサ１は、アルミシートＷの上方に設けられた図示しない支持フレームに支持固定される保持手段としての保持部材２と、該保持部材２によってアルミシートＷ及びマークＭ，…に向けて光を出射可能に保持されるセンサ本体３と、アルミシートＷで反射された反射光を該反射光と同軸方向に反射する（折り返させる）反射部材としての回帰反射板４とを備えている。
【００１９】
詳しくは、図２に示すように、前記保持部材２は、前記支持フレームに支持固定され、アルミシートＷの幅方向に延びる長尺の固定部１１、並びに、該固定部１１の両端部に設けられた支軸１４，１５において、それぞれ、アルミシートＷの搬送方向周りに回動可能に支持された長尺のセンサ保持部１２及び反射部材保持部１３によって構成されている。
【００２０】
そして、前記センサ保持部１２では、その先端部にアルミシートＷに対向するように平面状にセンサ載置面１２ａが形成されており、該載置面１２ａ上に前記センサ本体３が載置固定されている。これにより、センサ本体３は、センサ載置面１２ａの法線Ａ１方向に光を出射可能とされている。この法線Ａ１は、アルミシートＷが基準位置で搬送されているときのその表面の法線Ｎと角度θ１をなしている。
【００２１】
また、前記反射部材保持部１３では、その先端部にアルミシートＷに対向するように平面状に反射部材載置面１３ａが形成されており、該載置面１３ａ上に前記回帰反射板４が載置固定されている。これにより、回帰反射板４は、反射部材載置面１３ａの法線Ａ２方向に入射する光を該法線Ａ２方向と同方向に反射可能とされている。この法線Ａ２は、アルミシートＷの表面の法線Ｎと角度θ２をなすように、前記法線Ａ１と当該表面上で交差するようにされている。
【００２２】
また、前記センサ本体３は、図３に示すように、所謂同軸反射型のセンサとして構成されており、直線偏光である光Ｌ１を前記アルミシートＷに向けて出射するレーザーダイオードからなる投光素子２１と、該光Ｌ１の光軸上に設けられるとともに同光Ｌ１を透過させるハーフミラー２３と、外部から前記光Ｌ１の光軸と同軸方向に入射するとともに前記ハーフミラー２３で反射された光Ｌ３を受光するフォトダイオードからなる受光素子２２とを備えている。
【００２３】
前記センサ本体３は、さらに、該センサ本体３の動作を制御するための制御回路２５と、該制御回路２５と前記投光素子２１及び受光素子２２との間にそれぞれ挿入された投光回路２４及び受光回路２６とを備えている。
【００２４】
そして、図２に示すように、前記保持部材２は、前記投光素子２１、前記受光素子２２、及び前記回帰反射板４をそれぞれの規定位置に一体的に保持している。そしてこれにより、該センサ本体３の投光素子２１から前記法線Ａ１方向に出射され、アルミシートＷによって正反射（同図においてθ１＝θ２）された光は、前記回帰反射板４によって前記法線Ａ２方向と同方向に反射可能とされている。
【００２５】
前記制御回路２５は、前記投光素子２１をパルス点灯させるための投光パルス信号を投光回路２４に出力し、同投光回路２４はその信号を受けて投光素子２１を所定の投光周期でパルス点灯させる。そして、投光素子２１から出射された光Ｌ１が、前記アルミシートＷと回帰反射板４とによって反射され、光Ｌ３として受光素子２２で受光されると、該受光素子２２はその受光した光Ｌ３を光電変換して電気信号として受光回路２６に出力し、該受光回路２６はその電気信号を所定レベルに増幅して制御回路２５に出力する。このようにして、前記制御回路２５には、前記受光素子２２による受光量に応じたレベルの電気信号（アナログ信号）が入力されるようになる。そして、制御回路２５は、該電気信号に基づいて、即ち、受光素子２２による受光量に基づいて、前記アルミシートＷ上に付着されたマークＭ，…の有無を検出し、図示しない外部の装置へ検出信号を出力する。
【００２６】
一方、前記回帰反射板４は、図４に示すように、多数のコーナキューブ４ｃ，…が整列されてなる反射面４ａを備えている。そして、該回帰反射板４は、その反射面４ａに入射された光Ｌ２を、前記コーナキューブのピッチ間隔分、平行にシフトさせて当該光Ｌ２の入射方向と逆方向に反射する。つまり、該回帰反射板４は、その反射面４ａに入射する光Ｌ２の入射角度によらず、該光Ｌ２をその入射方向と逆方向に正確に反射させることを可能としている。このため、この回帰反射板４は、前記センサ本体３の投光素子２１から出射され、前記アルミシートＷで反射された光Ｌ２（反射光）を、その入射角度によらず、該光Ｌ２と同軸方向に反射することが可能となっている。尚、このような回帰反射板４は、光の反射によりＰ偏光成分とＳ偏光成分とが逆転する（入れ替わる）ため、反射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離して被検出物の検出を行う検出センサ等には適していない。このようにＰ偏光成分とＳ偏光成分との比率等に基づいて被検出物を検出するには、反射部材として回帰反射板４の代わりに正反射ミラーを使用することが必要になる。
【００２７】
また、前記反射面４ａの面積は、前記アルミシートＷを搬送するローラＲを回転駆動する駆動モータ（図示せず）から伝わる振動や当該アルミシートＷ自体の撓み等によって、アルミシートＷの絶対位置が上下方向に微小量変動した場合でも、当該アルミシートＷによって反射された光Ｌ２を当該反射面４ａで受光可能な広さに設定されている（図６参照）。
【００２８】
尚、本実施形態では、前述したように、センサ本体３及び回帰反射板４は、それぞれ、保持部材２に固定部１１に対して回動可能に設けられたセンサ保持部１２及び反射部材保持部１３に載置固定されているため、当該センサ本体３から出射される光Ｌ１の方向、及び、当該回帰反射板４のアルミシートＷに対する傾斜角は、各保持部１２，１３を固定部１１に対して必要な角度だけ回動させることにより簡単に変更することができる。これにより、センサ本体３（投光素子２１及び受光素子２２）及び回帰反射板４を、センサ本体３の状態、被検出物の種類や搬送速度等の状態、又は反射部材の種類等に応じて、それぞれの規定位置に簡単且つ確実に配置することができる。
【００２９】
本実施形態の光電センサ１は、以上のように構成され、次のような作用を奏する。
即ち、図５に示すように、センサ本体３（投光素子２１）から出射され、アルミシートＷで正反射（同図においてθ１＝θ２）された光Ｌ２（反射光）は、回帰反射板４の反射面４ａで反射され、当該光Ｌ２と同軸方向に反射される。
【００３０】
そして、前記光Ｌ２は、アルミシートＷで再度反射されて再反射光となり、センサ本体３（投光素子２１）から出射された光Ｌ１の経路を逆に辿って当該センサ本体３（受光素子２２）に入射する。このため、センサ本体３（受光素子２２）は、マークＭ，…を透過し、アルミシートＷによって２度反射された光Ｌ３（再反射光）を受光することになるので、マークＭ，…が当該再反射光に与える影響が増大し、該マークＭ，…が付着される背景物体がアルミシートＷであり、反射率の高いものであっても、マークＭ，…とアルミシートＷとの間での受光素子２２による受光量の変化量を増加させることができる。これにより、マークＭ，…の有無を精度良好に検出することができる。
【００３１】
また、図６に示すように、センサ本体３（受光素子２２）は、例えば、駆動モータ等から伝わる振動やアルミシートＷ自体の撓みによって、図５の状態から、センサ本体３とアルミシートＷの間の距離が変動（投光素子２１の光軸方向にマークＭ，…が変位）した場合であっても、投光素子２１から出射された光Ｌ１と同軸方向（投光素子２１の光軸方向）に当該アルミシートＷで再度反射された光Ｌ３（再反射光）を継続して受光することになるので、当該距離の変動に拘わらず、マークＭ，…の有無が確実に検出されるようになる。
【００３２】
さらに、前記回帰反射板４は、アルミシートＷの絶対位置が上下方向に微小量変動した場合に、該変動によらず受光素子２２によって光Ｌ３（再反射光）が受光可能な面積の反射面４ａを有するので、アルミシートＷの上下方向の振動等によって、センサ本体３からマークＭ，…（アルミシートＷ）までの距離が変動した場合において、センサ本体３（受光素子２２）によって当該光Ｌ３をより確実に受光させることができる。
【００３３】
しかも、該回帰反射板４は、センサ本体３（投光素子２１）から出射され、アルミシートＷで正反射された光Ｌ２（反射光）を、その反射面４ａへの入射角によらず、当該入射方向に反射することができる（図４参照）。このため、図７に示すように、駆動モータ等から伝わる振動やアルミシートＷ自体の撓みによって、アルミシートＷの表面の傾斜が変化した場合でも、光の入射角が直角（９０°）のときにのみ当該入射方向と同方向に光を反射する正反射ミラーとは異なり、前記光Ｌ２をその入射方向に正確に反射する（折り返させる）ことができる。また、図８に示すように、回帰反射板４に保持部材２に対する組み付け誤差がある場合でも、上記と同様に、前記光Ｌ２をその入射方向へ正確に反射することができる。
【００３４】
また、反射部材として正反射ミラーを用いる場合では、本実施形態の光電センサ１のように回帰反射板４を用いる場合と対照的に、当該正反射ミラーが保持部材２に対して組付け誤差のないことが要求される。これに対し、本実施形態の光電センサ１のように、偏光成分に無関係に、受光素子２２による受光量（受光した光の総量）を利用して検出するものでは、反射部材として前記回帰反射板４が使用できるので、保持部材２に対する組付け誤差が殆ど問題にならない。
【００３５】
以下に、本記実施形態の光電センサ１によって奏される効果を記載する。
（１）センサ本体３の受光素子２２は、アルミシートＷの上下方向の振動等によって同アルミシートＷ上に付着されたマークＭ，…までの距離が変動した場合であっても、センサ本体３の投光素子２１から出射された光Ｌ１と同軸方向に当該アルミシートＷで再度反射された光（再反射光）Ｌ３を受光することになるので、当該距離の変動に拘わらず、マークＭ，…の有無を確実に検出することができる。しかも、受光素子２２は、マークＭ，…を透過し、アルミシートＷで２度反射された光（再反射光）を受光することになるので、マークＭ，…が受光素子２２で受光される光に与える影響が増大し、マークＭ，…が付着される背景物体がアルミシートＷのような光沢面を有するものであっても、各マークＭとアルミシートＷとの間での受光素子２２による受光量の変化量を増加させることができる。これにより、マークＭ，…の有無を精度良好に検出することができる。
【００３６】
（２）入射する光Ｌ２（反射光）の入射角度によらず、該光Ｌ２をその入射方向に反射させる回帰反射板４を用いるので、アルミシートＷが上下方向に振動すること等によってその表面の傾斜が変化し、回帰反射板４に入射する光Ｌ２（反射光）の入射角度が変化する場合でも、該光Ｌ２をその入射方向へ正確に反射させることができる。また、回帰反射板４に保持部材２に対する組み付け誤差がある場合でも、上記と同様に、前記光Ｌ２をその入射方向へ正確に反射させることができる。
【００３７】
（３）回帰反射板４は、アルミシートＷの絶対位置が上下方向に微小量変動した場合に、該変動によらずセンサ本体３の受光素子２２によって同アルミシートＷで再度反射された光Ｌ３（再反射光）を受光させることが可能な面積の反射面４ａを有するので、アルミシートＷが上下方向に振動すること等によってセンサ本体３からマークＭ，…までの距離が変動した場合において、前記受光素子２２によって前記光Ｌ３をより確実に受光させることができる。
【００３８】
尚、上記実施形態は、以下のように変形してもよい。
・上記実施形態では、保持部材２として、センサ本体３を保持するセンサ保持部１２、及び、回帰反射板４を保持する反射部材保持部１３を固定部１１に対して回動可能に連結したものを用いた。しかしこれに限られず、例えば、センサ保持部１２及び反射部材保持部１３の何れか一方が固定部１１に回動不能に固定されている保持部材を用いてもよく、また、センサ保持部１２及び反射部材保持部１３がいずれも固定部１１に回動不能に固定されている保持部材を用いてもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、光電センサ１において、センサ本体３と回帰反射板４とを離間して設けた。しかしこれに限られず、例えば、センサ本体３を収容するケーシング（筐体）内に回帰反射板４を一体的に収容した光電センサ１としてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、所謂同軸反射型の光電センサ１を用いた。しかしこれに限られず、投光素子２１の光軸方向と同方向にアルミシートＷで再度反射された光Ｌ３（再反射光）を受光可能なものであれば、その他の形態の光電センサを用いることもできる。
【００４１】
・上記実施形態では、センサ本体３の投光素子２１として、直線偏光である光を出射するレーザーダイオードを用いたが、これに代えて、例えば赤色発光ダイオード等の他の投光素子を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る光電センサの全体構成を示す斜視図。
【図２】図１のＡ方向からみた図であって、本発明の実施形態に係る光電センサにおいて、センサ本体及び回帰反射板が保持部材によりそれぞれの規定位置に配置されている状態を示す矢視図。
【図３】本発明の実施形態に係る光電センサのセンサ本体の電気的構成を示すブロック図。
【図４】同光電センサの回帰反射板の側面図。
【図５】同光電センサの動作を説明する側面図。
【図６】同光電センサの別の動作を説明する側面図。
【図７】同光電センサの回帰反射板の動作を説明する側面図。
【図８】同光電センサの回帰反射板の別の動作を説明する側面図。
【符号の説明】
【００４３】
１…光電センサ、２…保持部材、４…回帰反射板（反射部材）、４ａ…回帰反射板の反射面、２１…投光素子（投光手段）、２２…受光素子（受光手段）、Ｍ…マーク（被検出物）、Ｌ１…出射光、Ｌ２…反射光、Ｌ３…再反射光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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