JP2015115186A - Photoelectric switch - Google Patents
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Abstract
【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、安定して透明体検出を行う。【解決手段】検出領域に光を投光する投光部1と、検出領域を挟んで投光部1に対向配置され、当該検出領域からの光を受光する受光部2と、受光部2による受光量に基づいて検出領域における透明体50の有無を検出する検出部5とを備えた光電スイッチにおいて、投光部1の投光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第1の円偏光成分のみを透過する第1の円偏光フィルタ3と、受光部2の受光面に設けられ、入射光のうち、第1の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第2の円偏光成分のみを透過する第2の円偏光フィルタ4とを備えた。【選択図】図1In detection of a transparent body using a photoelectric switch, high detection performance is required in order to detect a slight attenuation of light amount due to transmission through the transparent body. Transparent body detection is stably performed without providing particularly high detection performance. A light projecting unit that projects light onto a detection region, a light receiving unit that receives light from the detection region, and is disposed opposite to the light projecting unit across the detection region. In the photoelectric switch including the detection unit 5 that detects the presence or absence of the transparent body 50 in the detection region based on the amount of received light, the photoelectric switch is provided on the light projecting surface of the light projecting unit 1, and includes the first of the incident light in the specific rotation direction. The first circularly polarizing filter 3 that transmits only the circularly polarized component, and the second circle that is provided on the light receiving surface of the light receiving unit 2 and that is opposite to the rotation direction of the first circularly polarized component of the incident light. And a second circular polarization filter 4 that transmits only the polarization component. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、検出領域における透明体の有無を検出する光電スイッチに関するものである。 The present invention relates to a photoelectric switch that detects the presence or absence of a transparent body in a detection region.
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、反射型及びリフレクタ型がある。 For example, the photoelectric switch sets a detection area for a conveyance path on which an object to be detected is conveyed, and detects the presence or absence of the object in the detection area. The photoelectric switch includes a light projecting unit that projects light onto the detection region, a light receiving unit that receives the light through the detection region, and a detection unit that detects the presence or absence of an object in the detection region based on the amount of light received by the light receiving unit. It consists of and. When the object passes through the detection region, the light from the light projecting unit is blocked or reflected and the amount of light received by the light receiving unit changes, so the presence or absence of the object in the detection region is detected from this change. (For example, refer to Patent Document 1). The photoelectric switch includes a transmission type, a reflection type, and a reflector type.
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、投光部と受光部を並べて検出領域に向け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。 The transmissive photoelectric switch is configured such that a light projecting unit and a light receiving unit are arranged to face each other with a detection region interposed therebetween. In addition, the reflection type photoelectric switch has a light projecting unit and a light receiving unit arranged side by side toward the detection region. In addition, the reflector type photoelectric switch has a light projecting unit and a light receiving unit arranged side by side, and a reflector plate that reflects the light projected by the light projecting unit to the light receiving unit side is arranged opposite to each other with the detection region interposed therebetween. is there. Patent Document 1 discloses a reflector type photoelectric switch.
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。 Here, when the object to be detected is a transparent body (an object with high transmittance), the change in the amount of light received by the light receiving unit due to the transparent body passing through the detection region is small. Therefore, there is a problem that it is easily affected by environmental changes (temperature change, lens dirt, cloudiness, etc.), and the stability of transparent body detection is low.
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。
On the other hand, a photoelectric switch that can stably detect a transparent body by using circularly polarized light is known (see, for example, Patent Document 2). The photoelectric switch disclosed in
Thereby, when there is no transparent body in the detection region, the second circularly polarized light projected from the light projecting system is in a direction opposite to the rotation direction of the first circularly polarized light by the reflecting plate. It is converted into circularly polarized light and received by the light receiving system. On the other hand, when there is a transparent body in the detection region, the transparent body disturbs the polarization state of the first circularly polarized light from the light projecting system. Therefore, the component of the second circularly polarized light that is converted and reflected by the reflecting plate is reduced, and the amount of light received by the light receiving system is reduced. Therefore, the amount of change in the amount of light received by the transparent body can be increased, and the stability of transparent body detection can be improved.
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。
However, the photoelectric switch disclosed in
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。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a photoelectric switch that can stably detect a transparent body without having a particularly high detection performance as compared with a general product. The purpose is to provide.
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、検出領域を挟んで投光部に対向配置され、当該検出領域からの光を受光する受光部と、受光部による受光量に基づいて検出領域における透明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、投光部の投光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第1の円偏光成分のみを透過する第1の円偏光フィルタと、受光部の受光面に設けられ、入射光のうち、第1の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第2の円偏光成分のみを透過する第2の円偏光フィルタとを備えたものである。 The photoelectric switch according to the present invention includes a light projecting unit that projects light to a detection region, a light receiving unit that is disposed opposite to the light projecting unit across the detection region, and that receives light from the detection region, and a light receiving unit. In a photoelectric switch including a detection unit that detects the presence or absence of a transparent body in the detection region based on the amount of received light, a first circularly polarized component in a specific rotation direction is provided on a light projecting surface of the light projecting unit. The first circularly polarizing filter that transmits only the first circularly polarizing filter and the light receiving surface of the light receiving unit, and transmits only the second circularly polarized light component that is opposite to the rotation direction of the first circularly polarized light component in the incident light. And a second circularly polarizing filter.
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。 According to this invention, since it comprised as mentioned above, a transparent body detection can be performed stably, without providing especially high detection performance compared with a general product.
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、例えば検出対象の透明体50(偏光を乱す透明体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透明体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、投光部1、受光部2、第1,2の円偏光フィルタ3,4及び検出部5から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, main optical paths that contribute to the detection operation are illustrated as necessary. In this case, effects of weak reflection, transmission, absorption, diffusion, and the like are omitted for convenience.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a photoelectric switch according to Embodiment 1 of the present invention.
For example, the photoelectric switch sets a detection region for a transport path in which a transparent body 50 (
投光部1は、検出領域に光を投光するものである。この投光部1は、図1に示すように、投光素子(例えばLED)11及び投光レンズ12から構成されている。
投光素子11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12は、投光素子11により発光された光を集光するものである。
The light projecting unit 1 projects light onto the detection area. As shown in FIG. 1, the light projecting unit 1 includes a light projecting element (for example, LED) 11 and a
The
The
受光部2は、検出領域を挟んで投光部1に対向配置され、当該検出領域からの光を受光するものである。この受光部2は、図1に示すように、受光レンズ21及び受光素子22から構成されている。
受光レンズ21は、検出領域からの光を集光するものである。
受光素子22は、受光レンズ21により集光された光を受光するものである。
The
The
The
第1の円偏光フィルタ3は、投光部1の投光面(投光レンズ12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(第1の円偏光成分)のみを透過するものである。ここで、第1の円偏光フィルタ3は、左回転の円偏光成分のみを透過するものでもよいし、右回転の円偏光成分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、第1の円偏光フィルタ3は、例えば、シート状部材から構成して投光レンズ12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(第1の装着部)により投光レンズ12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3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。
The first circularly polarizing
第2の円偏光フィルタ4は、受光部2の受光面(受光レンズ21の前面)に設けられ、入射光のうち、第1の円偏光成分の回転方向とは逆方向である円偏光成分(第2の円偏光成分)のみを透過するものである。なお、第2の円偏光フィルタ4は、例えば、シート状部材から構成して受光レンズ21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(第2の装着部)により受光レンズ21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4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。
また、第1,2の円偏光フィルタ3,4が取り付けられる投光部1及び受光部2は既存のものでもよい。
The second circularly polarizing
The light projecting unit 1 and the
検出部5は、受光部2(受光素子22)による受光量に基づいて、検出領域における透明体50の有無を検出するものである。ここで、検出部5は、受光部2による受光がない場合には検出領域に透明体50はないと判定し、受光部2による受光がある場合には検出領域に透明体50があると判定する。
The
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(偏光を乱す透明体50)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、投光部1及び受光部2については内部構成についてのみ図示し、検出部5は図示を省略している。
Next, the operation of the photoelectric switch configured as described above will be described with reference to FIG. 2A and 2B are diagrams for explaining the detection operation by the photoelectric switch according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing the light flow of the photoelectric switch. FIG. 2B is an object to be detected (polarized light). It is a table | surface which shows the state of the light in each location by the presence or absence of the transparent body 50) which disturbs. In FIG. 2A, for simplification, only the internal configuration of the light projecting unit 1 and the
まず、検出領域に透明体50が存在しない場合について説明する。
光電スイッチにて透明体検出を行う場合、まず、投光部1の投光素子11は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ12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。
First, the case where the
When performing the transparent body detection with the photoelectric switch, first, the
次いで、第1の円偏光フィルタ3は、投光レンズ12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、検出領域上に透明体50が存在しないため、そのまま第2の円偏光フィルタ4に入射する(図2に示す光C)。
Next, the first circularly
次いで、第2の円偏光フィルタ4は、検出領域からの光のうち左(右)回転の円偏光成分のみを透過する。しかしながら、入射された光(図2に示す光C)は右(左)円偏光であるため、この光は第2の円偏光フィルタ4で遮光され、受光部2側には到達しない(図2に示す光Dはない)。その結果、受光部2(受光素子22)で受光はされず、検出部5は検出領域に透明体50はないと判定する。
Next, the second
次に、検出領域に偏光を乱す透明体50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1の投光素子11は光を発光して検出領域側へ出力し、投光レンズ12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。
Next, the case where the
In this case, similarly to the above, the
次いで、第1の円偏光フィルタ3は、投光レンズ12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50に入射し、この透明体50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、この光は第2の円偏光フィルタ4に入射する。
Next, the first circularly
次いで、第2の円偏光フィルタ4は、検出領域からの光のうち左(右)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C)は偏光状態に乱れが生じた状態であり、その中には左(右)回転の円偏光成分が含まれているため、受光部2側には左(右)円偏光が出力される(図2に示す光D)。その後、この光は受光部2(受光素子22)で受光され、検出部5は検出領域に透明体50があると判定する。
Next, the second
以上のように、この実施の形態1によれば、第1,2の円偏光フィルタ3,4を用いることで、検出領域に透明体50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50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50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(分解能の高い)、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。
As described above, according to the first embodiment, by using the first and second
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。 In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
1 投光部
2 受光部
3 第1の円偏光フィルタ
4 第2の円偏光フィルタ
5 検出部
11 投光素子
12 投光レンズ
21 受光レンズ
22 受光素子
50 透明体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記投光部の投光面に設けられ、入射光のうち特定回転方向の第1の円偏光成分のみを透過する第1の円偏光フィルタと、
前記受光部の受光面に設けられ、入射光のうち、前記第1の円偏光成分の回転方向とは逆方向である第2の円偏光成分のみを透過する第2の円偏光フィルタとを備えた
ことを特徴とする光電スイッチ。 Based on a light projecting unit that projects light to a detection region, a light receiving unit that is disposed opposite to the light projecting unit across the detection region, and that receives light from the detection region, and the amount of light received by the light receiving unit In a photoelectric switch including a detection unit that detects the presence or absence of a transparent body in the detection region
A first circular polarization filter that is provided on the light projecting surface of the light projecting unit and transmits only the first circular polarized light component in the specific rotation direction of the incident light;
A second circular polarization filter that is provided on the light receiving surface of the light receiving unit and transmits only the second circularly polarized light component that is opposite to the rotation direction of the first circularly polarized light component in the incident light. A photoelectric switch characterized by that.
ことを特徴とする請求項1記載の光電スイッチ。 A first mounting portion that allows the first circular polarizing filter to be attached to and detached from the light projecting surface of the light projecting portion and / or a second that allows the second circular polarizing filter to be attached to and detached from the light receiving surface of the light receiving portion. The photoelectric switch according to claim 1, further comprising: a mounting portion.
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Cited By (2)
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KR101813375B1 (en) | 2015-07-23 | 2017-12-28 | 파나소닉 디바이스 썬크스 주식회사 | Photoelectric sensor |
CN112710616A (en) * | 2020-12-31 | 2021-04-27 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | Threshold-adjustable near-range array correlation infrared sensor |
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