JP5458813B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、物体の検出に用いられる光電センサに関し、特に薄型の物体を検出する用途に適した光電センサに関する。

基板の搬送ラインなどで薄型の物体の厚み部分を検出する用途に用いられる光電センサでは、検出対象物により完全な遮光状態を生じさせにくいため、受光量がある一定のしきい値を下回ったことを条件に、検出信号をオンにするように設定される。

この種のセンサの配置に関する従来例として、図１０に示すように、透過型の光電センサの投光器５０１および受光器５０２を検出対象領域を挟んで対向するように配置し、投光器１から受光器２に向かう光の一部が基板５０３に遮られたときの受光量の減少を検出するものがある（たとえば特許文献１）。また、図１１に示すように、投光器５０１と受光器５０２とを上下方向の位置をずらして配置し、投光器から検出対象領域を斜めに横切る光を照射するものもある（たとえば特許文献２）。

また、特許文献１，２は、水平方向に沿って搬送される基板を搬送路の所定位置で検出するものであるが、薄型物体の上下動を検出する目的に光電センサが使用される場合もある。たとえば特許文献３には、複数枚のウエハが上下方向に沿って並べて収容されたキャリアを上下動させて、各ウエハを透過型の光電センサの光路に順に入れて検出を行うことや、検出対象より上段のウエハから反射した光が受光器に入射するのを防ぐ目的で受光器に偏光フィルタを取り付けることが記載されている。

特開２００９−２１６４８９号公報 特開２００７−２５８３８６号公報 特開平６−６９３２３号公報

図１０の例では、基板５０３の厚みにより遮光量が決まるので、基板５０３が薄くなると、安定した検出を行うのが困難になる。また、このセンサの配置によると、図１２に示すように、投光器５０１から出射された光が基板５０３の面で反射して受光器５０２に入射し、これにより基板５０３の検出が妨げられる場合がある。

図１１の例のように、光の光路を斜め方向に設定した場合には、基板５０３の面による遮光状態を生じさせることができるので、遮光量を増加させることができ、安定した検出を行うことができるように思われる。しかし、この配置では、投光器５０１と受光器５０２との高さが異なるので、基板５０３と光路との位置合わせがしづらい。また、水平な姿勢の基板５０３を安定して検出するには、図中の領域５００に示すように、ある程度の高さ範囲に基板を包含できるだけの幅を持つ検出領域が生成されるようにする必要があるが、光路を斜めにすると、検出領域とすべき領域５００内に検出が不可能な領域ｕ，ｖが発生する。

上記の検出不可能領域ｕ，ｖをなくすには、近傍位置に、もう１組の投光器および受光器を図示とは反対の位置関係で配置すればよいが、そのような構成にすると、配線が複雑になり、コスト高になる。また、一方のセンサの光路で生じた反射光が他方のセンサの受光器に入射して、検出精度が低下するおそれもある。

本発明は上記の各問題点に着目し、薄型の対象物を安定して検出できるようにすることを、課題とする。

本発明は、板状の物体の検出対象領域に向けて光を出射する投光器と、投光器から出射された光を受光する受光器とが検出対象領域を隔てて対向配備され、受光器が受光した光量が減少の方向に変化したことに応じて前記板状の物体を検出した旨を示す信号を出力する光電センサに適用される。この光電センサは、投光器および受光器にそれぞれ光源および受光素子が収容された構成のセンサのほか、光ファイバ式の光電センサとして構成することもできる。

本発明による光電センサの投光器では、所定広さの投光面から特性が異なりかつ互いに干渉しない２種類の光が、投光面におけるそれぞれの出射領域を二分して出射される。また、受光器の受光面には、上記２種類の光をそれぞれ選別して受光器に導く一対の光学フィルタが設けられる。さらにこの光電センサでは、前記物体が検出対象領域に入った場合の当該物体の面方向に対して起立する方向に沿って前記２種類の光が並ぶ状態にして前記投光器を配置し、前記各光学フィルタがそれぞれ検出対象領域を隔てて選別対象の光とは異なる光の出射領域に対向すると共に、前記投光面に対して各光学フィルタが一定の距離以上離れるようにして前記受光器を配置したときに、投光器からの２種類の光が検出対象領域を斜めに横切ってそれぞれその特性に対応する光学フィルタの全面に照射され、これら光学フィルタに照射される２種類の光が前記検出対象領域内で交差すると共に、この交差が生じる領域内に前記物体が検出対象領域に入った場合の当該物体の面方向に対して起立する方向において前記物体の厚みより広い幅を有する箇所が生じるように、２種類の光の出射方向が定められる。そして、２種類の光の交差が生じる領域が物体による遮光を検出する検出領域に設定されている。

上記の構成によれば、各光学フィルタが投光面に対して一定の距離以上離れて配置されている場合には、投光器から出射された２種類の光は、それぞれ検出対象領域内を進行して、それぞれの特性に対応する光学フィルタの全面に照射され、これらが光学フィルタを介して受光器に入光する状態となる。

各光学フィルタに照射される２種類の光は、それぞれ検出対象領域を斜めに横切り、かつ検出対象領域内で交差する状態となる。この交差が生じる領域が物体による遮光を検出する検出領域に設定される。

受光器の受光面では、投光器の各光の出射領域に対向する位置に、その領域から出射される光とは異なる特性の光に対応する光学フィルタが配備されているので、物体の表面で反射した光が受光器の方へと導かれても、その反射光が受光器に入射するのを防止することができる。

上記の光電センサの好ましい実施態様では、投光器の内部に、光源から２種類の光の出射領域に向かう光の光軸方向を、それぞれ対応する光学フィルタの配置位置に向かって検出対象領域を斜めに横切る方向に変更する光軸設定手段が設けられる。この構成によれば、投光面と光学フィルタとの間に長い距離をとらなくとも、２種類の光をそれぞれに対応する光学フィルタの全面に照射させることが可能になり、投光面と光学フィルタとの間に設定する距離の自由度を大きくすることができる。よって、様々な幅の物体の検出に対応することが可能になる。

上記の光電センサの好ましい実施態様では、一対の光学フィルタは、受光器の受光面に沿って並んだ状態で受光器に一体に設けられる。また、受光器は、各光学フィルタとともに投光器に対向する位置に配備され、各光学フィルタを通過した光を受光する。これにより透過型の光電センサとして、検出精度が大幅に向上したセンサを提供することが可能になる。

さらに、上記の実施態様においては、受光器を、各光学フィルタを通過した光を個別に集光して、集光後の光をそれぞれ個別の受光素子に導くように構成される。この構成によれば、いずれか一方の受光素子の受光量が減少したことをもって物体を検出することができるので、検出対象の物体が２種類の光による検出領域の一方に偏った状態で入ってきた場合でも、安定した検出が可能になる。

他の好ましい実施態様では、投光部の投光面からは、それぞれ特定の方向に振動すると共に互いの振動方向が異なる２種類の光が出射される。また、一対の光学フィルタとして、２種類の光の振動方向をそれぞれ選別の対象とする一対の偏光板が検出対象領域を隔てて選別対象外の光の出射領域に対向する位置に配備される。
この態様によれば、特定の方向に振動する光の特性を利用して、安定した検出を行うことが可能になる。

他の好ましい実施態様では、投光部の投光面からは、波長域がそれぞれ異なる２種類の光が出射される。また一対の光学フィルタは、２種類の光に対応する波長域をそれぞれの選別の対象とし、検出対象領域を隔てて選別対象外の光の出射領域に対向する位置に配備される。
この態様によれば、波長域が異なる光の特性を利用して、安定した検出を行うことが可能になる。

つぎに、本発明の好ましい態様における投光器では、一対の光学フィルタと同一の特性をそれぞれ具備する一対の光学フィルタが前記検出対象領域を隔ててそれぞれ特性が異なる光学フィルタに対向するように前記投光面に沿って並べて配備され、投光器の各光学フィルタを通過した光がそれぞれ前記２種類の光として出射される。このように、特性の異なる一対の光学フィルタを２組用いることにより、投光器から２種類の光を安定して出射して、これらの光のうち、検出対象領域を斜めに横切って当該光の特性に対応する光学フィルタの配置位置に到達した光を受光器に導くことが可能になる。

本発明では、投光面を二分する２つの領域から特性が異なりかつ互いに干渉しない２種類の光を出射して、これらの光をそれぞれ検出対象領域を斜めに横切ってそれぞれの特性に対応する光学フィルタの全面に照射することにより、各光学フィルタに照射される前記２種類の光を検出対象領域内で交差させて、この交差が生じる領域を物体による遮光を検出する検出領域として設定する。よって、この検出領域に入った物体の両面による遮光により受光量を減少させて、物体を安定して検出することが可能になる。

また、検出対象領域の投光器の各光の出射領域に対向する位置に配備された光学フィルタにより、対向関係にある出射領域からの光に対する反射光の入光が阻止されるので、検出対象物の表面からの反射光により検出の精度が低下するのを防止することができる。

したがって、本発明によれば、薄型の検出対象物の幅や位置のばらつきや、検出対象物からの反射光の影響を受けることなく、安定した検出を行うことができる。

透過型の光電センサの使用例を示す図である。 透過型の光電センサの光学系の構成例を検出の原理とともに示す図である。 投光器からの各光の広がり範囲と、受光器に入光する光との関係を示す図である。 プリズムによる光軸調整を行わない場合の投光器からの各光の広がり範囲と受光器に入光する光との関係を示す図である。 光学系の他の構成例を検出の原理とともに示す図である。 光学系の他の構成例を検出の原理とともに示す図である。 光学系の他の構成例を検出の原理とともに示す図である。 反射型の光電センサの光学系の構成例を検出の原理とともに示す図である。 反射型の光電センサの光学系の他の構成例を検出の原理とともに示す図である。 従来の光電センサにより薄型の対象物を検出する方法の一例を示す図である。 従来の光電センサによる薄型の対象物を検出する場合の検出する方法の他の例を示す図である。 反射光による影響を示す図である。

図１は、本発明が適用された透過型の光電センサの使用例を示す。
この実施例の光電センサは、投光器１および受光器２と、信号処理装置３により構成される。投光素子や受光素子は信号処理装置３に収容されており、投光器１および受光器２と信号処理装置３との間には、光ファイバ１０１，２０１による導光路が設けられる。

この実施例の光電センサは、コンベア４ａ，４ｂにより搬送される基板５を検出する目的に使用されており、投光器１は一方のコンベア４ａの側方に、受光器２は他方のコンベア４ｂの側方に、それぞれ対向する関係をもって配置される。

投光器１では、光ファイバ１０１により導かれた光を前面の投光窓１５より出射する。受光器２は受光窓２５から入光した光を集光し、集光された光は光ファイバ２０１を介して信号処理装置３内の受光素子へと導かれる。信号処理装置３では、投光素子の発光動作を制御しつつ、受光素子の出力信号を処理して受光量を検出し、その値を判定用のしきい値と照合する。

ここで検出した受光量がしきい値以上である間は、信号処理装置３から出力される検出信号はオフ状態となる。投光器１から受光器２への光が基板５により遮光されて受光量がしきい値を下回る状態になると、信号処理装置３は検出信号をオン状態にする。

この実施例では、投光器１と受光器２との間の空間に、従来よりも大きな検出領域が生じるように、光学系が工夫されている。以下、この光学系の構成に的を絞って、詳細に説明する。

図２は、上記の光電センサの光学系の構成例を示す。なお、この構成は光ファイバ型のセンサ以外のセンサにも適用できるので、図２では、光ファイバ１０１，２０１の図示を省略し、投光器１側の構成に投光素子１００を、受光器２側の構成に受光素子２００を、それぞれ含めて示す。

この実施例の投光器１には、コリメートレンズ１１やプリズム１２などが組み込まれると共に、プリズム１２の前方に２枚の偏光板１０Ｐ，１０Ｓが上下に並べて配備される。上側の偏光板１０ＰはＰ偏光用であり、下側の偏光板１０ＳはＳ偏光用である。これらの偏光板１０Ｐ，１０Ｓは、図１に示した投光窓１５の表面に装着され、これらの偏光板１０Ｐ，１０Ｓの表面が実質的な投光面となる。以下、偏光板１０ＰをＰ偏光板１０Ｐといい、偏光板１０ＳをＳ偏光板１０Ｓという。

受光器２には、集光のためのプリズム２２やレンズ２１が設けられるとともに、プリズム２２の前方に２枚の偏光板２０Ｓ，２０Ｐが上下に並べて配備される。これらの偏光板２０Ｐ，２０Ｓは、図１に示した受光窓２５の表面に、上方にＳ偏光用の偏光板２０Ｓが位置し、下方にＰ偏光用の偏光板２０Ｐが位置するように装着される。よって偏光板２０Ｐ，２０Ｓが実質的な受光面となる。以下、偏光板２０ＳをＳ偏光板２０Ｓといい、偏光板２０ＰをＰ偏光板２０Ｐという。

投光器１および受光器２の投光窓１５と受光窓２５との大きさは統一されており、各偏光板１０Ｐ，１０Ｓ，２０Ｐ，２０Ｓは各窓面の半分の大きさの矩形状に形成される。よって、投光器１と受光器２とを対向させて配置したとき、投光器１側のＰ偏光板１０Ｐと受光器２側のＳ偏光板２０Ｓとが同じ高さに位置し、投光器１のＳ偏光板１０Ｓと受光器２のＰ偏光板１０Ｐとが同じ高さに位置する状態となる。

投光素子１００からは、様々な方向に振動する光が出射される。出射された光はコリメートレンズ１１により平行光に変換された後、プリズム１２において、Ｐ偏光板１０Ｐに照射される範囲の光軸方向が斜め下方向に変更され、Ｓ偏光板１０Ｓに照射される範囲の光軸方向が斜め上方向に変更される。よって、Ｐ偏光板１０Ｐを通過した光の振動方向は垂直方向に統一され、Ｓ偏光板１０Ｓを通過した光の振動方向は水平方向に統一される。投光器１から出射される光の振動方向はこの２方向に限定される。

各偏光板１０Ｐ，１０Ｓにより偏光されて出射される実際の光は、レンズ１１やプリズム１２の特性によって、ある程度の範囲に広がりながら進行する。図２は、これらの光のうち、受光器２の受光面に到達して受光器２に入光する光が進む範囲を、Ｐ，Ｓの偏光毎に異なるパターンにより示す。また、Ｐ偏光による光の主要な進行方向を一点鎖線により表し、Ｓ偏光による光の主要な進行方向を点線により表す。

各パターンや一点鎖線および点線が示すように、この実施例の光電センサでは、Ｐ偏光板１０Ｐを通過して斜め下方向に進んでＰ偏光板２０Ｐに対応する範囲に導かれた光と、Ｓ偏光板１０Ｓを通過して斜め上方向に進んでＳ偏光板２０Ｓに対応する範囲に導かれた光とが、受光器２内に入光する。入光した光は、プリズム２２およびレンズ２１により集光されて、受光素子２００へと導かれる。

投光器１と受光器２との間の空間Ｆ（以下、検出対象領域Ｆという。）に検出対象の基板５が入ると、受光器２に入射する光のうち、Ｐ偏光板１０Ｐからの光は基板５の上面により遮られ、Ｓ偏光板１０Ｓからの光は基板５の下面により遮られる。これにより受光器２に入光する光は大幅に減少する。これに伴い、受光素子２００から出力される受光量信号の値はしきい値を下回る状態となり、検出信号がオン状態に設定される。

また、検出対象領域Ｆに基板５が入ったときには、各偏光板１０Ｐ，１０Ｓからの光が基板５の表面で反射して受光器２の方に導かれることもあるが、これらの反射光が到達した位置には、その光の振動方向に適合しない特性の偏光板が設けられているので、反射光が受光器２に入光するのを防止することができる。よって、基板５の表面からの反射光により基板５の検出が妨げられるのを回避することができる。

また、図２の例によれば、２種類の光に対応するパターンが交差している箇所は勿論のこと、いずれか一方の光に対応するパターンのみが示されている範囲に基板５が位置する場合にも、受光器２への入光量が減少する。このように、図中の各パターンにより示される範囲は物体（基板５）の検出が可能な範囲に相当することになる。よって以下では、各パターンにより示す範囲を、「Ｐ偏光による検出領域」「Ｓ偏光による検出領域」といい、両者を総称する場合には「検出領域」という。

図２によれば、Ｐ偏光による検出領域とＳ偏光による検出領域とは、それぞれ検出対象領域Ｆを斜めに横切り、かつ検出対象領域Ｆ内で交差する。また、この交差部分は投光器１側の偏光板１０Ｐ，１０Ｓの境界位置から受光器２側の偏光板２０Ｐ，２０Ｓの境界位置までの範囲に生じ、いずれの検出領域も偏光板に対応する幅を有するので、交差部分に対応する高さ範囲（交差部分の一番高い位置から一番低い位置までの範囲をいう。）では、いずれの高さ位置でも、検出対象領域Ｆの全幅にわたって検出領域が分布する状態となる。よって、基板５が交差部分に対応する高さ範囲に含まれる状態であれば、この基板５の両面による遮光により受光素子２００の受光量が減少し、基板５を安定して検出することができる。

また、交差部分に対応する高さ範囲より上下の位置でも、Ｐ偏光およびＳ偏光の２種類の光による検出領域が左右に分布しているので、図示例のように、検出対象領域Ｆの幅が基板５の幅に合わせて設定されている場合には、基板５が検出対象領域Ｆ内のどの高さ位置にあっても、この基板５により検出領域内に遮光状態を生じさせることが可能になる。

また、この光電センサは、図１に示した使用方法に限らず、様々な幅の対象物の搬送を検出する用途に利用される可能性があり、その場合には、幅方向における対象物の位置が定まらず、投光器１側または受光器２側に片寄る可能性がある。このような場合でも、各検出領域が交差している部分に対応する高さ範囲に対象物が入るようにすれば、幅方向の位置のばらつきに関わらず、対象物を安定して検出することが可能になる。

つぎに、検出領域の分布を図２に示すような状態にするには、Ｐ偏光の光およびＳ偏光の光がそれぞれその特性に対応する偏光板２０Ｐ，２０Ｓの全面に照射されるようにする必要がある。この実施例では、各光の光軸方向を斜め方向に設定することにより、投光器１と受光器２との距離が短い場合でも、この照射の条件を満たすことができる。よって、検出距離の変更にも容易に対応することができる。

図３は、投光器１と受光器２との間に、長短２通りの距離を設定して、偏光板１０Ｐを通過したＰ偏光の光が広がる範囲（一点鎖線）と、偏光板１０Ｓを通過したＳ偏光の光が広がる範囲（点線）とを、受光器２に入光する光の進行状態とともに示す。

図３（Ａ）の例では、Ｐ偏光、Ｓ偏光の各光の広がり範囲は、受光面の位置でちょうど受光面に対応する大きさになっている。図３（Ｂ）の例では、投光器１と受光器２との距離が図３（Ａ）の例より長く設定されているので、受光面の位置における各光の広がり度合は、受光面よりも十分に大きくなる。

図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、各偏光板１０Ｐ，１０Ｓからの光がそれぞれ受光器２の受光面全体に照射されるようにすれば、受光器２側の偏光板２０Ｐ，２０Ｓでは、選別対象の光を確実に全面で受け付けて受光器２内に入光させることができ、これにより各検出領域の大きさを安定させることができる。また、各偏光による光の光路を斜め下および斜め上に設定することにより、図３（Ａ）に示すように、投光器１と受光器２との距離が短い段階から各光を受光面の全面に照射することが可能になる。よって、近距離での検出、長距離での検出の双方に対応することが可能になる。

なお、投光器１と受光器２とが図３（Ａ）の状態より接近した場合でも、各偏光板１０Ｐ，１０Ｓからの光がそれぞれ受光器２側の対応する偏光板２０Ｐ，２０Ｓの全面に照射されているという条件を満たせば、図３（Ａ）（Ｂ）と同様の大きさの検出領域を確保することができる。

図４は、プリズム１２による光軸調整を行わないで光を出射した場合の各光が広がる範囲と受光器２に入光する光との関係を示す。図４（Ａ）の例では、投光器１と受光器２とを図３（Ａ）の例と同じ距離だけ離して設置し、図４（Ｂ）の例では、投光器１と受光器２とを図３（Ｂ）の例と同じ距離だけ離して設置している。

各偏光板１０Ｐ，１０Ｓからの光を斜めに傾けずに進行させた場合でも、図４（Ｂ）に示すように、投光器１と受光器２との間にかなりの距離を設定すれば、各光をそれぞれ受光面全体に照射することが可能になる。よって、長距離の検出を目的とする場合であれば、図４の構成例でも対応することが可能になる。

しかし、投光器１と受光器２との距離を縮めると、図４（Ａ）に示すように、Ｐ偏光の光およびＳ偏光の光を対応する偏光板２０Ｐ，２０Ｓの全面に照射することができなくなる。このため、検出領域が縮小されて、図４（Ａ）中の矩形枠ＮＧ１，ＮＧ２により示すように、検出対象領域Ｆ内に、基板５の検出が不可能になる領域が生じる。

したがって、近距離での検出および遠距離での検出の双方に対応できるようにするには、図２，３に示したように、２種類の光を、それぞれ斜め上方向および斜め下方向に向けて照射する方式を採用する必要がある。この方式が採用されるのであれば、光学系の構成は図２，３の例に限らず、たとえば、以下の図５〜９に示すように、構成してもよい。

以下、各実施例を、それぞれの図面を参照して説明する。なお、いずれの実施例でも、それより前の実施例において説明したのと同様の構成に関しては、同一の符号を付すことにより、説明を省略または簡単にする。

まず、物体の検出に用いられる２種類の光は、偏光の方向が揃えられた光に限らず、波長域の異なる光を利用することもできる。図５および図６の実施例では、それぞれ波長域の異なる光を利用して、図２と同様の原理による検出を行うものである。

図５に示す実施例では、投光器１および受光器２のＰ偏光板１０Ｐ，２０Ｐに代えて、赤色光抽出用のカラーフィルタ１０Ｒ，２０Ｒを使用し、Ｓ偏光板１０Ｓ，２０Ｓに代えて青色光抽出用のカラーフィルタ１０Ｂ，２０Ｂを使用する。また、投光素子１００として白色光を出射するものを使用する。

これにより、投光器１の投光面の上半分の領域からは斜め下方向に向けて赤色光が出射され、下半分の領域から斜め上方向に向けて青色光が出射される。これらの色彩光のうち、受光器２のカラーフィルタ２０Ｒの配置範囲に導かれた赤色光と、カラーフィルタ２０Ｂの配置範囲に導かれた青色光とが受光素子２００へと導かれることになる。

図６に示す実施例では、投光器１にカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｂを設けずに、赤色光を発する投光素子１００Ｒと、青色光を発する投光素子１００Ｂとを設け、これらの投光素子１００Ｒ，１００Ｂからの光をそれぞれに個別のコリメートレンズ１１Ｒ，１１Ｂをを介してプリズム１２に導くようにしている。なお、この場合にも、投光素子１００Ｒ，１００Ｂを信号処理装置３に収容し、それぞれの光を別個の光ファイバにより投光器１に導くように構成することができる。

図６の実施例の場合、投光器１では、２種類の光毎に投光素子１００Ｒ，１００Ｂを設け、これらの投光素子１００Ｒ，１００Ｂから導かれた光をフィルタリングせずに出射するので、出射光の強度を高めることができ、物体の検出をより安定して行うことができる。
なお、偏光板を用いる図２の例や、カラーフィルタを用いる図５の例でも、出射の方向毎に光源を分けることができ、これにより出射される光の強度を高めて検出の安定度を向上することができる。

つぎに、図７に示す実施例は、図２の実施例と同様に、偏光板１０Ｐ，１０Ｓ，２０Ｐ，２０Ｓを用いて検出領域を設定する。さらにこの実施例では、受光器２内に、２つの集光レンズ２１Ｐ，２１Ｓを設けて、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とを個別に集光し、集光された光を、それぞれ個別の受光素子２００Ｐ，２００Ｓに導くようにしている。

さらに図７には示していないが、この実施例では、信号処理装置３において、各受光素子２００Ｐ，２００Ｓが得た受光量をそれぞれ個別にしきい値と照合し、各受光量のうちの少なくとも一方がしきい値を下回ったときに、検出信号をオン状態に設定する。

上記の構成によれば、Ｐ偏光による検出領域およびＳ偏光による検出領域の一方のみに物体が入った場合でも、その検出領域における受光量の減少に基づいて物体を検出することが可能になる。よって、検出の感度を高めることができ、小さな物体でも精度良く検出することが可能になる。

なお、図５や図６の例のように、２種類の色彩光を用いた検出を行う場合にも、図７の例と同様にして各色彩光をそれぞれ個別の受光素子に導き、受光素子毎に受光量の照合処理を行うように構成することができる。

つぎに、図８および図９は、反射型の光電センサの構成例を示す。
図８の実施例の光電センサは、投光素子１００および受光素子２００が収容されたセンサヘッド３１０と、回帰反射板２４を含むミラー部３２０とにより構成される。センサヘッド３１０の前面には、Ｐ偏光板１０ＰおよびＳ偏光板１０Ｓが、図２の例の投光器１と同様の状態で配置される。また、センサヘッド３１０の内部には、プリズム１２およびコリメートレンズ１１が図２の例の投光器１と同様に配置され、さらにコリメートレンズ１１の後方にハーフミラー１４が設けられる。

ミラー部３２０は、回帰反射板２４が嵌め込まれたホルダ（図示せず。）の全面にＳ偏光板２０ＳおよびＰ偏光板２０Ｐが上下に並べて装着されて成る。このミラー部３２０とセンサヘッド３１０とを対向配備すると、センサヘッド３１０のＰ偏光板１０Ｐはミラー部３２０のＳ偏光板２０Ｓに、センサヘッドのＳ偏光板１０Ｓはミラー部のＰ偏光板２０Ｐに、それぞれ高さが合わせられた状態となる。

上記の構成において、投光素子１００からは、様々な方向に振動する光が出射される。これらの光はハーフミラー１４を介してコリメートレンズ１１に導かれ、水平方向に沿う光に変更される。さらにプリズム１２や偏光板１０Ｐ，１０Ｓによって、斜め下方向に向かうＰ偏光の光と、斜め上方向に向かうＳ偏光の光とが出射される。

この実施例でも、センサヘッド３１０とミラー部３２０とを、図３（Ａ）の投光器１および受光器２と同じ程度の距離をおいて設置することにより、各偏光板１０Ｐ，１０Ｓからの光を、それぞれミラー部の２つの偏光板２０Ｐ，２０Ｓの全面に照射することができる。これらの照射光のうち、偏光板２０Ｐに照射されたＰ偏光の光と、偏光板２０Ｓに照射されたＳ偏光の光とが、回帰反射板２４に導かれる。

回帰反射板２４は、照射された光をその照射方向に反射させる機能を具備するが、この反射によって光の振動の規則性が崩れるので、反射光は様々な方向に振動する状態になる。偏光板２０Ｐに向かって反射した光のうち、Ｐ偏光の光が、偏光板２０Ｐを通過してセンサヘッド３１０側の偏光板１０Ｐに向かって進み、さらにこの偏光板１０Ｐを通過してセンサヘッド３１０に入光する。また、偏光板２０Ｓに向かって反射した光のうち、Ｓ偏光の光が、偏光板２０Ｓを通過してセンサヘッド３１０の偏光板１０Ｓに向かって進み、さらにこの偏光板１０Ｓを通過してセンサヘッド３１０に入光する。

センサヘッド３１０に入光した光は、プリズム１２およびレンズ１１により集光された後に、ハーフミラー１４を介して受光素子２００へと導かれる。よって、センサヘッド３１０とミラー部３２０との間を往復する光が進行する範囲が検出領域となり、図２に示した透過型の光電センサと同様の範囲で基板５を検出することが可能になる。

図９は、反射型の光電センサの第２の構成例を示す。
この実施例では、ミラー部３０２は、図８の例と同様の構成のものを用いるが、センサヘッド３１０には、ハーフミラー１４，投光素子１００，受光素子２００は設けられずに、信号処理装置３からの同軸タイプの光ファイバ３００が引き込まれる。

光ファイバ３００は、レンズ１１の焦点位置に先端を合わせて配備される。図中の左下の拡大図に示すように、光ファイバ３００は、径の太い投光用のファイバ３０１の周囲に複数の受光用のファイバ３０２が配置され、これらが被覆材３０３により固定された構成のものである。

信号処理装置３の投光素子１００（この図には示さず。）が発した光は、投光用のファイバ３０１によりセンサヘッド３１０に導かれ、図８の例と同様の原理でミラー部３２０へと出射される。ミラー部３２０からも、図８の例と同様の原理でセンサヘッド３１０側に反射光が戻される。

センサヘッド３１０に戻された光は、プリズム１２およびレンズ１１により集光されて光ファイバ３００に導かれ、さらに受光用のファイバ３０２に入光した光が信号処理装置３の受光素子２００（この図には示さず。）に導かれる。

図８，９の実施例による反射型の光電センサでは、センサヘッド３１０とミラー部３２０との間で光が往復する間に偏光板１０Ｐ，１０Ｓ，２０Ｐ，２０Ｓによる光の選別が４回実施されるので、出射される光の光量に対する受光量の割合は透過型の場合より小さくなる。しかし、投光素子の発光強度を高めるなどの方法により、遮光状態を十分に検出することが可能になる。また、偏光板１０Ｐ，１０Ｓ，２０Ｐ，２０Ｓに代えて、図５に示したカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｂ，２０Ｒ，２０Ｂを用いて図８，９と同様の構成を実現すれば、光の選別による受光量の低下を、最初の投光時のみにとどめることができる。

なお、上記した各実施例では、いずれも投光器１における２種類の光の出射領域や各光を受ける光学フィルタ（偏光板２０Ｐ，２０Ｓまたはカラーフィルタ２０Ｒ，２０Ｂ）を上下方向に並べて配置したが、たとえば板面を垂直にして上下動する板状体を検出する場合には、各光の出射領域や光学フィルタが横並びになるようにする。

Ｆ 検出対象領域
１ 投光器
２ 受光器
３ 信号処理装置
５ 基板
２４ 回帰反射板
１０Ｐ，１０Ｓ，２０Ｐ，２０Ｓ 偏光板
１０Ｒ，１０Ｂ，２０Ｒ，２０Ｂ カラーフィルタ
１１，２１ レンズ
１２，２２ プリズム
１００，１００Ｒ，１００Ｂ 投光素子
２００，２００Ｐ，２００Ｓ 受光素子

Claims (6)

1. 板状の物体の検出対象領域に向けて光を出射する投光器と、投光器から出射された光を受光する受光器とが前記検出対象領域を隔てて対向配備され、前記受光器が受光した光量が減少の方向に変化したことに応じて前記板状の物体を検出した旨を示す信号を出力する光電センサにおいて、
   前記投光器では、所定広さの投光面から特性が異なりかつ互いに干渉しない２種類の光が、前記投光面におけるそれぞれの出射領域を二分して出射され、
   前記２種類の光をそれぞれ選別して前記受光器に導く一対の光学フィルタが前記受光器の受光面に設けられ、
   前記物体が検出対象領域に入った場合の当該物体の面方向に対して起立する方向に沿って前記２種類の光の出射領域が並ぶ状態にして前記投光器を配置し、前記各光学フィルタがそれぞれ検出対象領域を隔てて選別対象の光とは異なる光の出射領域に対向すると共に、前記投光面に対して各光学フィルタが一定の距離以上離れるようにして前記受光器を配置したときに、投光器からの前記２種類の光が前記検出対象領域を斜めに横切ってそれぞれその特性に対応する光学フィルタの全面に照射され、これら光学フィルタに照射される前記２種類の光が前記検出対象領域内で交差すると共に、この交差が生じる領域内に前記物体が検出対象領域に入った場合の当該物体の面方向に対して起立する方向において前記物体の厚みより広い幅を有する箇所が生じるように、前記２種類の光の出射方向が定められ、
   前記２種類の光の交差が生じる領域が前記物体による遮光を検出する検出領域に設定されている、
   ことを特徴とする光電センサ。
2. 前記投光器の内部には、光源から前記２種類の光の出射領域に向かう光の光軸方向を、それぞれ対応する光学フィルタの配置位置に向かって検出対象領域を斜めに横切る方向に変更する光軸設定手段が設けられている、請求項１に記載された光電センサ。
3. 前記受光器は、各光学フィルタを通過した光を個別に集光して、集光後の光をそれぞれ個別の受光素子に導くように構成される、請求項１または２に記載された光電センサ。
4. 前記投光器の投光面からは、それぞれ特定の方向に振動すると共に振動の方向が互いに異なる２種類の光が出射され、
   前記一対の光学フィルタとして、前記２種類の光の振動方向をそれぞれ選別の対象とする一対の偏光板が前記検出対象領域を隔てて選別対象外の光の出射領域に対向する位置に配備される、請求項１〜３のいずれかに記載された光電センサ。
5. 前記投光器の投光面からは、波長域がそれぞれ異なる２種類の光が出射され、
   前記一対の光学フィルタは、前記２種類の光に対応する波長域をそれぞれ選別の対象とし、前記検出対象領域を隔てて選別対象外の光の出射領域に対向する位置に配備される、請求項１〜３のいずれかに記載された光電センサ。
6. 前記投光器では、前記一対の光学フィルタと同一の特性をそれぞれ具備する一対の光学フィルタがそれぞれ前記検出対象領域を隔てて特性が異なるフィルタに対向するように前記投光面に沿って並べて配備され、投光器の各光学フィルタを通過した光がそれぞれ前記２種類の光として出射される、請求項１〜３のいずれかに記載された光電センサ。