回帰反射型光電センサ、回帰反射型光電センサのセンサ本体および回帰反射部

【課題】被検出物体の検出の安定性が高められた回帰反射型光電センサを提供する。
【解決手段】回帰反射型光電センサは、円偏光を投光する投光系と、逆円偏光と円偏光とが混在する光が入射された場合に逆円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体１０と、円偏光を逆円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部３０とを含む。センサ本体１０は、投光素子と、受光素子と、垂直偏光を円偏光に変換し、逆円偏光を垂直偏光に変換する１／４波長板２８と、偏光フィルタ２６とを含む。偏光フィルタ２６は、回帰反射部３０から受光素子４に至る受光経路上において受光素子４と位相差板２８との間に配置され、垂直偏光を選択的に透過させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回帰反射型光電センサ、回帰反射型光電センサのセンサ本体および回帰反射部に関する。
【背景技術】
【０００２】
回帰反射型光電センサとは、投光および受光の光学系と回路系を備えたセンサ本体と回帰反射板（以降、リフレクタと呼ぶ）からなるセンサである。回帰反射（逆反射、再帰反射とも呼ばれる）とは、コーナーキューブのように、投光が来た方向と同じ方向に最終的な反射光が向かう光の反射をいう。
【０００３】
図２１は、回帰反射型光電センサの使用例を示した図である。
図２１を参照して、回帰反射型光電センサは、センサ本体３１０とリフレクタ３０５とを含む。センサ本体３１０の投光部より投光された光がリフレクタ３０５により反射され、その反射光がセンサ本体３１０の受光部により受光される。
【０００４】
そして、回帰反射型光電センサはたとえば、工場の製造ラインにおいてベルトコンベヤ３０２で運ばれる被検出物体３０７を検出するのに用いられる。センサ本体３１０とリフレクタ３０５との間に被検出物体３０７があるとき、センサ本体３１０からリフレクタ３０５への光が被検出物体３０７により遮られ、センサ受光部に光が到達できないことで、物体が検出される。
【０００５】
図２２は、種々の被検出物体に対する検出動作を説明するための模式図である。
図２２（Ａ）に示すように、センサ本体３１０から投光された光が直接リフレクタ３０５で反射され、反射光が直接センサ本体３１０の受光部に入射される場合には、この反射光の受光量が十分得られるので、センサの出力はＯＦＦ状態となる。
【０００６】
図２２（Ｂ）に示すように、センサ本体３１０から投光された光が拡散反射物体である被検出物体３０７Ａで反射され、拡散反射光がセンサ本体３１０の受光部に入射される場合には、リフレクタ３０の場合よりも反射光が減衰しており、受光量の低下が検出され、センサの出力はＯＮ状態となる。
【０００７】
図２２（Ｃ）に示すように、センサ本体３１０から投光された光が鏡面反射物体である被検出物体３０７Ｂで反射された場合には、その反射光はリフレクタ３０で反射される場合に比べてあまり減衰していない。したがって、このような被検出物体を検出する必要がある場合には、後に図２３〜図２５で説明するように、リフレクタ３０で行なわれる偏光状態の変換現象を利用して被検出物体３０７Ｂの表面で反射した反射光を偏光フィルタで除去して受光する。この方法により、被検出物体３０７Ｂ表面からの正反射光がセンサ本体３１０の受光部に入射される場合でも、受光量の低下が検出されセンサの出力はＯＮ状態となる。
【０００８】
図２２（Ｄ）に示すように、センサ本体３１０から投光された光が透明物体である被検出物体３０７Ｃを透過し、透過した光がリフレクタ３０５で反射され、反射光がさらに被検出物体３０７Ｃを透過してセンサ本体３１０の受光部に入射される場合には、透明物体透過時に光の減衰が起こり受光量の低下が検出されセンサの出力はＯＮ状態となる。
【０００９】
図２２（Ｄ）に示すように、回帰反射型光電センサの光学システムはしばしば透明な物体（ガラスやプラスチック）を検出するために用いられる。その理由は、透明物体は透過時の光の減衰量があまり大きくないが、回帰反射型であれば検出物体を２回透過するので、光の減衰が得やすいためである。
【００１０】
回帰反射型光電センサに用いられるリフレクタは、コーナーキューブアレイの回帰反射板が一般的である。コーナーキューブアレイのリフレクタにおいては、入射光と反射光との間で偏光変換が起こっている。
【００１１】
図２３は、リフレクタで起こる偏光変換の第１の例について説明するための図である。
図２４は、リフレクタで起こる偏光変換の第２の例について説明するための図である。
【００１２】
図２３（Ｂ）、図２４（Ｂ）は、コーナーキューブの形状を示している。コーナーキューブは、３つの直角二等辺三角形の９０°の角を頂点に合わせて三角錐を形成し、その内面を受光面としたものである。したがって、コーナーキューブの３つの面は互いに９０°をなす。リフレクタ３０５には、コーナーキューブが隙間無く配列されている。この光電センサに用いられるリフレクタは全反射を利用したものが一般的であり、全反射時に垂直偏光と水平偏光の間に位相差ができるため、偏光状態が変化する。
【００１３】
図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は入射光ＩＮとして垂直偏光が入射された場合の反射光ＲＥＦの偏光状態を示す。図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）は入射光ＩＮとして円偏光が入射された場合の反射光ＲＥＦの偏光状態を示す。
【００１４】
全反射リフレクタでは偏光状態の変換が行なわれ、理想的には垂直偏光は水平偏光に変換され、円偏光は逆円偏光に変換される。しかし、実際には図２３、図２４に示したように理想的な変換はされず、反射光は偏光状態が複数の状態の光が混在する光となる。
【００１５】
再び、図２２を参照して、反射光に関する問題点について説明する。図２２（Ｂ）に示す場合、検出物体にセンサが投光した光が物体で遮られた際に、その物体によって反射された光が問題となる。この問題において、検出物体からの拡散反射光はリフレクタとの反射率差によって、または幾何光学的な手法によって回避される。図２２（Ｃ）に示すように検出物体が光沢面である場合は、被検出物体とリフレクタとの反射率差が少ないため、別の手法が用いられる。この手法はセンサの投光部と受光部において偏光を制御して正反射光を受光しないようにするものである。
【００１６】
回帰反射型光電センサに関しては大きく２つの光学系があり、投光部と受光部の光軸が異なる２眼タイプと、投光部と受光部の光軸が一致している同軸タイプとがある。これらの両タイプにおいて図２２（Ｃ）で説明した被検出物体からの正反射光をカットするためには、偏光を制御した手法を用いることが一般的である。
【００１７】
図２５は、２眼タイプのセンサ本体の構造例を示す図である。
図２５を参照して、２眼タイプのセンサ本体３１０は、投光部と受光部とを含む。投光部は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３１１、レンズ３１６、および偏光フィルタ３１９Ｈを含む。受光部は、偏光フィルタ３１９Ｖ、レンズ３１７、および受光素子３１４を含む。受光素子３１４としては、一般に光検出器（ＰＤ）が使用される。
【００１８】
偏光フィルタ３１９Ｈは、水平方向が偏光方向であり、偏光フィルタ３１９Ｖは垂直方向が偏光方向である。つまり、互いに偏光方向が直交となる１対の偏光フィルタが用いられる。
【００１９】
ＬＥＤ３１１で発せられた光は、偏光フィルタ３１９Ｈを通過して水平偏光となり被検出物体に照射される。被検出物体が無い場合にはコーナーキューブリフレクタで反射され、偏光方向が垂直方向に変換された光が偏光フィルタ３１９Ｖを通過して受光素子３１４に到達する。被検出物体が存在する場合にその被検出物体で正反射された光は、水平偏光のままであるので、偏光フィルタ３１９Ｖで遮られ受光素子３１４には到達しない。
【００２０】
したがって、被検出物体が存在しない場合に比べて存在する場合のほうが、受光素子３１４で検出される光の強度が低くなる。したがって、図２２（Ｃ）のように被検出物体が鏡面を有する物体である場合も、物体の存在により受光素子で受光される光の強度が低くなるので物体検出が可能となる。
【００２１】
図２６は、同軸タイプのセンサ本体の第１の構造例を示す図である。
図２６を参照して、同軸タイプのセンサ本体４１０は、ＬＥＤ４１１と、偏光ビームスプリッタ４１９と、レンズ４１６と、受光素子４１４とを含む。
【００２２】
ＬＥＤ４１１で発せられた光は、偏光ビームスプリッタ４１９で反射され水平偏光となり被検出物体に照射される。被検出物体が無い場合にはコーナーキューブリフレクタで反射され、偏光方向が垂直方向に変換された光が偏光ビームスプリッタ４１９を通過して受光素子４１４に到達する。被検出物体が存在する場合には被検出物体で正反射された光（破線で示される）は、水平偏光のままであり、偏光ビームスプリッタ４１９で遮られ、受光素子４１４には到達しない。
【００２３】
図２７は、同軸タイプのセンサ本体の第２の構造例を示す図である。
図２７を参照して、同軸タイプのセンサ本体５１０は、ＬＥＤ５１１と、偏光フィルタ５１９Ｈ，５１９Ｖと、ハーフミラー５１９と、レンズ５１６と、受光素子５１４とを含む。
【００２４】
ＬＥＤ５１１から発せられた光は、偏光フィルタ５１９Ｈで水平偏光となりハーフミラー５１９で反射されて被検出物体に照射される。被検出物体が無い場合には、投光は、コーナーキューブリフレクタで反射され、偏光方向が垂直方向に変換された光がハーフミラー５１９を透過し偏光フィルタ５１９Ｖを通過して受光素子５１４に到達する。被検出物体が存在する場合には被検出物体で正反射された光（破線で示される）は、水平偏光のままであり、偏光フィルタ５１９Ｖで遮られ、受光素子５１４には到達しない。
【００２５】
このような回帰反射型光電センサ光学系に関する先行文献としては、特開２００２−２７９８７０号公報（特許文献１）や、特公平６−９３５２１号公報（特許文献２）がある。
【特許文献１】特開２００２−２７９８７０号公報
【特許文献２】特公平６−９３５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
回帰反射型光電センサが検出する対象には、図２２（Ｄ）で説明したように透明物体も含まれる。たとえば、飲料の容器として盛んに利用されているＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）ボトルもこのような透明物体である。従来においては、ＰＥＴボトルによる光の減衰を大きくするために、被検出物体に光を２度透過させる回帰反射型の光電センサにより検出を実現してきた。
【００２７】
しかし、近年、ＰＥＴボトルの光電センサによる安定検出が困難になってきている。
回帰反射型光電センサによるＰＥＴボトルの検出を行なうにあたっての課題の１つは、ＰＥＴボトルの透過率が高く光の減衰が起こりにくいことである。また、近年では薄型化が進み、さらに透過率が高くなってきている。
【００２８】
もう１つは、形状が複雑化したため、この複雑な形状により光が想定されない方向への反射や屈折がされるようになったことである。
【００２９】
図２８は、ＰＥＴボトルによる光の反射や集光の影響を説明するための図である。
図２８を参照して、センサ本体３１０から発せられた光Ｋ１は、本来矢印Ｋ２に示すように直進するが、ＰＥＴボトル（被検出物体３０７）の形状の影響で矢印Ｋ３に示すようにリフレクタ３０５に向かうように集光される場合もある。また、センサ本体３１０から発せられた光Ｋ４は、本来矢印Ｋ５に示すように直進するが、ＰＥＴボトル（３０７）の表面において矢印Ｋ６に示すように受光部に向かうように反射される場合もある。
【００３０】
リフレクタ３０５で反射された光Ｋ７は、本来矢印Ｋ８に示すように直進するが、ＰＥＴボトル（３０７）の形状の影響で矢印Ｋ９に示すように受光部に向かうように集光される場合もある。また、リフレクタ３０５で反射された光Ｋ１０は、本来矢印Ｋ１１に示すように減衰して直進するが、ＰＥＴボトル（３０７）の表面において矢印Ｋ１２に示すようにリフレクタ３０５に向かって反射されてから矢印Ｋ１３に示すように受光部に向かう場合もある。
【００３１】
このような余分な光が受光部に入ると、光の微小な減衰を検出している受光部は誤動作してしまう。すなわち、薄型化に伴い十分な光の減衰が得られず、同時に複雑な形状のため、ＰＥＴボトル（３０７）による集光や反射光の影響を受けて、誤動作するなどの問題がある。
【００３２】
また、従来の検出物体からの反射光をカットする光学系を採用しようとすると、ＰＥＴボトルの複屈折性が問題となる。
【００３３】
図２９は、複屈折の影響を説明するための図である。
図２９（Ａ）に示すように、光源から発せられた光Ｍ１は、偏光フィルタを通過する。リフレクタに向かう入射光ＩＮは垂直偏光である。そして、反射光ＲＥＦは偏光変換され受光部の偏光フィルタによってそのうち水平偏光のみが受光される。このとき受光される光を光Ｍ２とする。通常は、被検出物体が検知エリアに到達すると、受光量は光Ｍ２の受光量よりも減少し、センサ本体は被検知物体を検知する。
【００３４】
しかし、図２９（Ｂ）に示すように、ＰＥＴボトルが介在するときには、ＰＥＴボトルの複屈折性により全反射リフレクタの不完全な偏光変換状態を理想的な偏光変換状態へ変化させる場合がある。この場合、受光部で受光される光Ｍ３は、光Ｍ２よりもかえって受光量が増加する場合がある。すなわち受光量が減少しないので、ＰＥＴボトルを検出できない場合があるという問題があった。
【００３５】
つまり、反射光を除去するために偏光を使った技術があるが、ＰＥＴボトルの複屈折とリフレクタの偏光変換の不完全性が問題となって、この技術を使うことができない。
【００３６】
この発明の目的は、このような背景のもとＰＥＴボトルの複屈折性を光の減衰に変換し、検出の安定性を高めるとともに、ＰＥＴボトルからの反射光の問題を回避できる技術を提供することである。また同時に本発明は従来の回帰反射型光電センサのいくつか課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
この発明は、要約すれば、回帰反射型光電センサであって、第１の円偏光を投光する投光系と、第１の円偏光とは異なる第２の円偏光と第１の円偏光とが混在する光が入射された場合に第２の円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、第１の円偏光を第２の円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部とを備える。
【００３８】
好ましくは、センサ本体は、投光素子と、受光素子と、第１の直線偏光を第１の円偏光に変換し、第２の円偏光を第１の直線偏光に変換する第１の位相差板と、第１の偏光フィルタとを含む。第１の偏光フィルタは、回帰反射部から受光素子に至る受光経路上において受光素子と第１の位相差板との間に配置され、第１の直線偏光を選択的に透過させる。
【００３９】
より好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容される。第１の位相差板および第１の偏光フィルタは、ともに光透過部を覆うように配置される。受光素子は、受光方向が投光素子の投光方向に交差するように配置される。センサ本体は、投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む。
【００４０】
より好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容される。第１の位相差板および第１の偏光フィルタは、ともに投光窓および受光窓を覆うように配置される。
【００４１】
より好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容される。第１の位相差板は、投光窓および受光窓を覆うように配置される。第１の偏光フィルタは、受光窓を覆うように配置される。投光素子は、第１の直線偏光を発射するレーザ発光素子である。
【００４２】
より好ましくは、投光素子および受光素子は、アンプ部に配置され、第１の位相差板および第１の偏光フィルタは、アンプ部と分離されたヘッド部に配置される。センサ本体は、アンプ部とヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む。
【００４３】
より好ましくは、回帰反射部は、光を回帰反射させるリフレクタと、第１の円偏光を第２の直線偏光に変換し、第２の直線偏光を第２の円偏光に変換する第２の位相差板と、第２の偏光フィルタとを含む。第２の偏光フィルタは、投光素子からリフレクタに至る投光経路上において第２の位相差板とリフレクタとの間に配置され、第２の直線偏光を選択的に透過させる。
【００４４】
この発明は、他の局面に従うと、回帰反射型光電センサのセンサ本体であって、投光素子と、受光素子と、直線偏光を第１の円偏光に変換し、第１の円偏光と異なる第２の円偏光を直線偏光に変換する位相差板と、偏光フィルタとを含む。偏光フィルタは、回帰反射板から受光素子に至る受光経路上において受光素子と位相差板との間に配置され、直線偏光を選択的に透過させる。
【００４５】
好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容される。位相差板および偏光フィルタは、ともに光透過部を覆うように配置される。受光素子は、受光方向が投光素子の投光方向に交差するように配置される。センサ本体は、投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む。
【００４６】
好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容される。位相差板および偏光フィルタは、ともに投光窓および受光窓を覆うように配置される。
【００４７】
好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容される。位相差板は、投光窓および受光窓を覆うように配置される。偏光フィルタは、受光窓を覆うように配置される。投光素子は、直線偏光を発射するレーザ発光素子である。
【００４８】
好ましくは、投光素子および受光素子は、アンプ部に配置され、第１の位相差板および第１の偏光フィルタは、アンプ部と分離されたヘッド部に配置される。センサ本体は、アンプ部とヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む。
【００４９】
この発明は、さらに他の局面に従うと、回帰反射型光電センサに用いられる回帰反射部であって、光を回帰反射させるリフレクタと、第１の円偏光を直線偏光に変換し、直線偏光を第２の円偏光に変換する位相差板と、偏光フィルタとを含む。偏光フィルタは、センサ本体側からリフレクタに至る光経路上において第２の位相差板とリフレクタとの間に配置され、直線偏光を選択的に透過させる。
【００５０】
この発明のさらに他の局面に従うと、回帰反射型光電センサであって、第１の直線偏光を投光する投光系と、第１の直線偏光とは異なる第２の直線偏光と第１の直線偏光とが混在する光が入射された場合に第１の直線偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、入射された光を第１の直線偏光のみを含む反射光に変換して反射する回帰反射部とを備える。
【００５１】
好ましくは、センサ本体は、投光素子と、受光素子と、第１の偏光フィルタとを含む。第１の偏光フィルタは、回帰反射部から受光素子に至る受光経路上に配置され、第１の直線偏光を選択的に透過させる。
【００５２】
より好ましくは、センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容される。第１の偏光フィルタは、光透過部を覆うように配置される。受光素子は、受光方向が投光素子の投光方向に交差するように配置される。センサ本体は、投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む。
【００５３】
より好ましくは、投光素子および受光素子は、アンプ部に配置され、第１の偏光フィルタは、アンプ部と分離されたヘッド部に配置される。センサ本体は、アンプ部とヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む。
【００５４】
より好ましくは、回帰反射部は、光を回帰反射させるリフレクタと、リフレクタに対して光の入射面側に配置され、第１の直線偏光を選択的に透過させる第２の偏光フィルタとを含む。
【発明の効果】
【００５５】
この発明によれば、被検出物体の検出の安定性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００５７】
［実施の形態１］
図１は、光電センサの本体の斜視図である。
【００５８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る光電センサの内部について、図１の断面ＩＩ−ＩＩにおいて示した断面図である。
【００５９】
図１、図２を参照して、同軸型の回帰反射型光電センサのセンサ本体１０について説明する。センサ本体１０は、ケースの前面に円偏光板（位相差板付き偏光板）２４がはめ込まれた窓が設けられている。円偏光板２４は、脱落しないように保護部材２２によって保持されている。ケースの上面には、表示灯６１が設けられており、検出結果がわかるようになっている。
【００６０】
投光素子１はハーフミラー３の反射によりレンズ２の焦点位置に発光部分が位置するように配置されている。レンズ２の焦点位置にはハーフミラー３を介して受光位置に受光素子４が配置されている。ハーフミラー３は、受光軸に対して４５°傾けて設けられ、受光した光の一部を透過する。
【００６１】
ここでレンズ２及びハーフミラー３は投光素子１の光をレンズ６によって投光ビームとして図示しない回帰反射板に向けて投光すると共に、投光ビームと同軸の回帰反射板からの反射光をレンズ６によって受光素子４に集光する光学部材を構成している。
【００６２】
レンズ６は投光素子１から発した光を平行な投光ビームとして回帰反射板に対して投光すると共に、反射光を受光素子４に集光するものである。
【００６３】
なお、図２において、投光素子１と受光素子４の位置を逆にしてもよい。
円偏光板２４を投光時および受光時の両方において透過させることにより、誤動作の原因となっていたＰＥＴボトルの複屈折を利用し、複屈折による偏光状態の乱れを光の減衰へ変換することで、ＰＥＴボトル検出において高い安定性をもった光学システムを実現することができる。
【００６４】
図３は、実施の形態１の光学システムについて、光学要素を抽出して示した概略図である。
【００６５】
図３を参照して、実施の形態１の回帰反射型光電センサは、円偏光を投光する投光系と、逆円偏光と円偏光とが混在する光が入射された場合に逆円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体１０と、円偏光を逆円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部３０とを含む。
【００６６】
センサ本体１０は、投光素子１と、受光素子４と、ハーフミラー３と、レンズ６と円偏光板２４とを含む。円偏光板２４は、偏光フィルタ２６と１／４波長板２８とを含む。
【００６７】
回帰反射部３０は、円偏光板３４と、全反射リフレクタ３２とを含む。円偏光板３４は、偏光フィルタ３６と１／４波長板３８とを含む。偏光フィルタには吸収軸とこれに直交する透過軸とがある。偏光フィルタは透過軸と一致する方向の直線偏光を透過させ、他の光成分は吸収する。一方、１／４波長板（位相差板）には遅延軸がある。１／４波長板は、遅延軸方向の偏光方向成分の位相を１／４波長分遅らせる。
【００６８】
１／４波長板に、遅延軸に対して４５°（または−４５°）方向の直線偏光が入射されると、直線偏光は円偏光に変換される。逆に、１／４波長板に、円偏光が入射すると、円偏光は、遅延軸に対して４５°（または−４５°）の直線偏光に変換される。
【００６９】
円偏光板は、偏光フィルタと１／４波長板とが、吸収軸と遅延軸とを４５°（または−４５°）傾けられた状態で張り合わせたものである。
【００７０】
図４は、図３に示した光学システムの各部分での偏光の状態を詳細に示した図である。
図４を参照して、センサ本体１０は、投光素子１と、受光素子４と、第１の直線偏光（垂直偏光Ｂ２）を第１の円偏光（円偏光Ｂ３）に変換し、第２の円偏光（逆円偏光Ｂ８）を第１の直線偏光（垂直偏光Ｂ９）に変換する第１の位相差板（１／４波長板２８）と、第１の偏光フィルタ２６とを含む。第１の偏光フィルタ２６は、回帰反射部３０から受光素子４に至る受光経路上において受光素子４と第１の位相差板（１／４波長板２８）との間に配置され、第１の直線偏光（垂直偏光Ｂ２，Ｂ１０）を選択的に透過させる。
【００７１】
回帰反射部３０は、光を回帰反射させる全反射リフレクタ３２と、第１の円偏光（円偏光Ｂ３）を第２の直線偏光（水平偏光Ｂ４）に変換し、第２の直線偏光（水平偏光Ｂ７）を第２の円偏光（逆円偏光Ｂ８）に変換する第２の位相差板（１／４波長板３８）と、第２の偏光フィルタ３６とを含む。第２の偏光フィルタ３６は、投光素子１から全反射リフレクタ３２に至る投光経路上において第２の位相差板（１／４波長板３８）と全反射リフレクタ３２との間に配置され、第２の直線偏光（水平偏光Ｂ５，Ｂ７）を選択的に透過させる。
【００７２】
１／４波長板２８，３８はある方向性（遅延軸方向）を持っており、円偏光が入射されると偏光方向が特定方向の直線偏光に変換される。偏光フィルタ２６，３６は、それぞれ１／４波長板２８，３８の方向性に偏光方向が合うように、１／４波長板２８，３８に透明な接着剤で予め張り合わされている。
【００７３】
小さな２つの部材の方向を合わせるのは精度を確保するのが難しい。しかし、大きなシート状の１／４波長板に方向性を一致させるように大きなシートの偏光フィルタを張り合わせるのはずっと容易である。したがって、大きなシート状の１／４波長板と偏光フィルタとを張り合わせておき、これをプレスなどで打ち抜いて窓形状に合わせた所望の形状の部材に加工すればよい。
【００７４】
再び図２を参照して、センサ本体１０は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容される。位相差板および偏光フィルタは、ともに光透過部を覆うように配置される。受光素子４は、受光方向が投光素子１の投光方向に交差するように配置される。センサ本体１０は、投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラー３をさらに含む。
【００７５】
図５は、実施の形態１のセンサ本体１０における反射光除去について説明するための図である。
【００７６】
図５を参照して、センサ本体１０の投光部より円偏光Ｂ３を投光する。センサ本体１０の受光部は、逆円偏光を選択して受光する。ワーク４０に投光部より投光された円偏光Ｂ３は偏光状態が変わらない正反射光（円偏光Ｂ８Ｘ）となるが、これは１／４波長板２８で水平偏光に変換されるので偏光フィルタ２６を透過せず、受光されない。
【００７７】
図６は、実施の形態１の回帰反射部３０における反射光除去について説明するための図である。
【００７８】
図６を参照して、回帰反射部３０は、全反射リフレクタ３２と、その前面に配置された偏光フィルタ３６および１／４波長板３８を備えている。円偏光Ｂ３が回帰反射部３０に入光すると１／４波長板３８により水平偏光Ｂ４に変換され、偏光フィルタ３６を透過し、水平偏光Ｂ５が全反射リフレクタ３２に入射する。
【００７９】
全反射リフレクタからの反射光Ｂ６は、偏光状態が変換され、偏光フィルタ３６を透過して直線偏光成分である水平偏光Ｂ７のみ取り出される。その後、水平偏光Ｂ７は、１／４波長板３８を透過し、回帰反射部３０に入射した円偏光Ｂ３とは逆の円偏光Ｂ８となる。また、回帰反射部３０からの反射光である逆円偏光Ｂ８がワーク４０により正反射され、再び回帰反射部３０に入射する場合、この光はセンサ本体から投光された円偏光Ｂ３とは逆の円偏光Ｂ３Ｘである。逆円偏光Ｂ３Ｘは、１／４波長板３８により垂直偏光Ｂ４Ｘに変換され偏光フィルタ３６によりカットされる。
【００８０】
なお、本実施の形態において用いている１／４波長板３８と偏光フィルタ３６の組合せは、一般的に円偏光フィルタ（円偏光板）、光アイソレータ、反射防止フィルタと呼ばれる。これらには、１／４波長板に限らず、複数の波長板を組み合わせたものを用いる場合があり、これを使用しても良い。特に近年フラットパネルディスプレイ用の反射防止フィルタの需要が高まり、安価に広帯域の波長に対応したものが市販されるようになってきており、これを使用することで低コストに本実施の形態の光学システムを構築することが可能である。
【００８１】
図７は、偏光ビームスプリッタを使用した比較例であるセンサ本体１００の問題点を説明するための図である。
【００８２】
同軸型センサにおいては偏光の制御に偏光ビームスプリッタが一般的に用いられる。図７を参照して、比較例のセンサ本体１００は、偏光ビームスプリッタ１０２とレンズ１１０とを含む。しかし、偏光ビームスプリッタ１０２はガラスプリズム１０４，１０６のいずれか一方に薄膜を蒸着し、他方のガラスプリズムで蒸着膜を挟みこんだ構造をとる必要があり、ハーフミラーに対して非常にコストが高い。同軸タイプにおいて偏光の制御が必要ない場合にはハーフミラーが用いられる。実施の形態１で用いられる図３〜図５に示すセンサ本体１０は、ハーフミラー３を使用するので偏光ビームスプリッタのような構造は必要ない。ハーフミラー３は、ガラス板等への薄膜蒸着で作ることができ低コストで実現できる。
【００８３】
また、図７で示すように偏光ビームスプリッタ１０２を使った同軸光学系では、レンズ１１０を投光部と受光部で共用している。しかし、レンズ１１０を共用すると、点光源から発せられた光Ｃ１は、光Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６に示すように、偏光ビームスプリッタ１０２を一定の角度では通過しない。このため、偏光状態が正しい光Ｃ５に比べて、光Ｃ３，Ｃ７のように偏光状態に乱れが生じる問題がある。
【００８４】
図８は、偏光ビームスプリッタを使用する場合の偏光乱れを解決する検討例を示した図である。
【００８５】
図８では、偏光乱れの問題を回避するために偏光ビームスプリッタ１０２を光が通過する前にレンズ１１２により平行光にしている。しかし、この場合には受光系に別のレンズ１１４が必要となり光学系が非常に大型になる問題がある。
【００８６】
図８に示した検討例に比べると、実施の形態１で用いられるセンサ本体１０を適用すれば小型な構成で問題は解決できる。なお、受光素子と投光素子の位置を入れ替えても良い。
【００８７】
図９は、受光素子と投光素子の位置を入れ替えたセンサ本体１０Ａの光路を示す図である。
【００８８】
図９を参照して、センサ本体１０Ａは、ハーフミラー３と１枚のレンズ６からなる同軸回帰反射型光電センサの光学系を有する。さらに、センサ本体１０Ａは、レンズ６の前面に配置される偏光フィルタ２６と１／４波長板２８とを有する。
【００８９】
すると、光源から発せられる光はレンズ６で平行光となり、投光される光Ｂ３はきれいな円偏光となる。したがって、投光された光Ｂ３の正反射光は１／４波長板２８と偏光フィルタ２６の組合せによって遮断される。１／４波長板２８と偏光フィルタ２６の組合せは、逆円偏光のみを受光する光学系を形成する。
【００９０】
したがって、偏光ビームスプリッタを有するシステムの偏光乱れの問題を回避しつつ偏光を制御して、正反射光を受光しない同軸回帰反射型光電センサを実現できる。
【００９１】
続いて、回帰反射型光電センサにおいて、ＰＥＴボトルのような複屈折を伴うワークが検知エリアに到達した場合に光強度の減衰を確保する概念について説明を補足する。
【００９２】
図１０は、ワークが検知エリアに到達した場合の光強度の減衰を示す概念図である。実施の形態１は、同軸型センサに関するものであるが概念については２眼式と共通するので図１０は２眼式センサ本体５０が示してある。
【００９３】
図１０を参照して、センサ本体５０は、投光した光とは偏光状態が異なる光を受光する。そして回帰反射部５２は、ワークによる偏光の乱れをカットするとともに、入射光と反射光との偏光状態を変換する。なお、投光が円偏光である場合は、「投光した光とは偏光状態が異なる光」には、例えば逆円偏光が該当する。また、投光が垂直または水平偏光である場合には、「投光した光とは偏光状態が異なる光」には、例えば水平または垂直偏光が該当する。
【００９４】
これにより、投光された光Ｄ１Ａがワーク５４を透過したときに複屈折により偏光状態が等しい光Ｄ２Ａと偏光状態が異なる光Ｄ２Ｂに分かれても、回帰反射部５２に入射される際偏光状態が異なる光Ｄ２Ｂはカットされる。
【００９５】
そして光Ｄ２Ａは、回帰反射部によって偏光状態が異なる光Ｄ３Ｂに変換されて、ワーク５４に再入射する。ワーク５４を透過したときに光Ｄ３Ｂは複屈折により偏光状態が投光Ｄ１Ａと等しい光Ｄ４Ａと偏光状態が異なる光Ｄ４Ｂに分かれる。センサ本体５０に入射される際偏光状態が等しい光Ｄ４Ａはカットされる。
【００９６】
以上より、ワーク５４によって複屈折により偏光状態が変わった光成分は、その後回帰反射部およびセンサ本体でカットされる。ワーク５４を光路に挿入すると光がカットされた分受光量が低減するので、受光部でワークの検出が容易になる。
【００９７】
図１１は、図１０に示した概念を実施の形態１に当てはめて詳しく説明するための図である。
【００９８】
図１１に示す図は、図４に示した構成においてＰＥＴボトルのような複屈折を生じるワーク５４が光路に挿入されている点が図４とは異なる。したがって、センサ本体１０と回帰反射部３０の構成要素の配置は同じであるので、これらについての説明は繰返さない。
【００９９】
投光素子１から発せられた光Ｂ１は偏光フィルタ２６で垂直偏光Ｂ２が選択透過され、１／４波長板２８で円偏光Ｂ３に変換される。そして円偏光Ｂ３は、その一部がワーク５４を透過する際に偏光状態が乱された光Ｂ３Ｄに変わる。光Ｂ３Ｄは１／４波長板３８を通過して光Ｂ４Ｄに変換されるが、この光Ｂ４Ｄは図４の光Ｂ４とは偏光状態が異なっているので偏光フィルタ３６でカットされる。したがって、複屈折により偏光状態が変化させられた光成分は矢印Ｐ１に示す部分で遮断されてしまい、複屈折の影響を受けなかった光の成分が水平偏光Ｂ５として全反射リフレクタ３２に到達する。
【０１００】
全反射リフレクタ３２では、図２３、図２４で説明したように偏光状態の変換が起こり、光Ｂ６が反射される。光Ｂ６の成分のうち水平偏光Ｂ７のみが偏光フィルタ３６で選択的に透過される。そして水平偏光Ｂ７は、１／４波長板３８によって逆円偏光Ｂ８に変換される。
【０１０１】
逆円偏光Ｂ８はワーク５４に入射され、その一部の成分は偏光乱れが生じた光Ｂ８Ｄに変換される。光Ｂ８Ｄは１／４波長板３８を通過して光Ｂ９Ｄに変換されるが、この光Ｂ９Ｄは図４の光Ｂ９とは偏光状態が異なっているので偏光フィルタ３６でカットされる。したがって、複屈折により偏光状態が変化させられた光成分は矢印Ｐ２に示す部分で遮断されてしまい、複屈折の影響を受けなかった光の成分が垂直偏光Ｂ１０として受光素子４に到達する。
【０１０２】
つまり、ワーク５４によって複屈折により偏光状態が変わった光成分は、回帰反射部３０の矢印Ｐ１に示す行程およびセンサ本体１０の矢印Ｐ２に示す行程で２回にわたりカットされる。ワーク５４を光路に挿入すると受光素子４での受光量が安定的に低減するので、受光部で検知しやすくなる。
【０１０３】
おおよそ透明な部材を光が１回通過すると約１０％光強度が減衰する。ＰＥＴボトルの場合、中空形状でありボトル壁を４回通過するため、１−０．９⁴＝３４％光強度が減衰する。これに対してＰＥＴボトルによって偏光がほぼランダム光の状態に乱された場合、本光学システムではリフレクタにおいて５０％、センサにおいて５０％光強度が減衰される。よって光学システム全体では１−０．５²×０．９⁴＝８４％光強度が減衰する。また原理的には、検出物体の複屈折の状態によっては１００％の減衰も考えられる。本光学システムにて実験的には９８％〜８３％までの減衰が確認できた。
【０１０４】
また、授受する光が円偏光であるので、センサ本体と回帰反射部との設置方向も厳密に合わせる必要はない。
【０１０５】
［実施の形態１の変形例］
このようなリフレクタ側とセンサ側で、複屈折を持った検出物体による偏光の乱れを光の減衰に変換する光学システムとして別の光学システムが考えられる。
【０１０６】
図１２は、実施の形態１の変形例に係る光学システムの概念を示す図である。
図１２に示すようにこの変形例では、センサ本体５６は、投光した光とは偏光状態が同じである光を受光する。そして回帰反射部５８は、ワークによる偏光の乱れをカットするとともに、入射光と偏光状態が等しい反射光を反射する。
【０１０７】
これにより、投光された光Ｅ１Ａがワーク５４を透過したときに複屈折により偏光状態が等しい光Ｅ２Ａと偏光状態が異なる光Ｅ２Ｂに分かれても、回帰反射部５８に入射される際偏光状態が異なる光Ｅ２Ｂはカットされる。
【０１０８】
そして光Ｅ２Ａは、回帰反射部によって偏光状態が等しい光Ｄ３Ａとして反射されて、ワーク５４に再入射する。ワーク５４を透過したときに光Ｄ３Ａは複屈折により偏光状態が投光Ｅ１Ａと等しい光Ｅ４Ａと偏光状態が異なる光Ｅ４Ｂに分かれる。センサ本体５６に入射される際、偏光状態が異なる光Ｅ４Ｂはカットされる。
【０１０９】
以上より、ワーク５４によって複屈折により偏光状態が変わった光成分は、その後回帰反射部およびセンサ本体でカットされるので、ワーク５４を光路に挿入するとカットされた分の受光量が低減するので、受光部でのワークの検出が容易になる。
【０１１０】
図１３は、同軸型センサのより具体的な構成を示した図である。
図１３の光学システムは、図１１に示した光学システムから１／４波長板２８，３８が取り除かれており、さらに、偏光フィルタ３６が偏光フィルタ２６と偏光方向が等しい偏光フィルタ３６Ａに置換されたものである。
【０１１１】
この光学システムでは直線偏光Ｆ３を投光し、その直線偏光Ｆ３がリフレクタ前面の偏光フィルタ３６Ａに入射し、全反射リフレクタ３２へ入射する。全反射リフレクタ３２により偏光が変換され、光Ｆ６が反射される。光Ｆ６のうちの直線偏光成分Ｆ８のみがリフレクタ前面の偏光フィルタ３６Ａを通過し、センサ本体６０側へ透過され、偏光フィルタ２６を透過し受光素子４で受光される。
【０１１２】
複屈折を持つワーク５４があるとき、それによって偏光状態が乱された投光の光Ｆ３Ｄは乱れた偏光成分が全反射リフレクタ３２の前面の偏光フィルタ３６Ａによりカットされる。そして、直線偏光成分Ｆ５のみが全反射リフレクタ３２に入射し、前述と同様に直線偏光の光Ｆ８がセンサ本体側に反射される。全反射リフレクタ３２からの反射光についても同様に、検出物体に乱された偏光成分Ｆ８Ｄはセンサ本体６０側の偏光フィルタ２６によりカットされ、直線偏光成分Ｆ１０のみが受光素子によって受光される。
【０１１３】
ワークで発生する正反射光による悪影響を受けやすいというデメリットがあるが、位相差板を使用せず偏光フィルタのみを使った図１３のような光学系においても、矢印Ｐ３，Ｐ４に示す行程で減衰が起こり、複屈折に関しては図１１で説明した光学システムと同じ効果が得られる。
【０１１４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、同軸型のセンサに本発明を適用した例を説明した。実施の形態２では、２眼式のセンサに本発明を適用した例について説明する。なお、概念については図１０および図１２で説明したものが共通するので説明は繰返さない。また、回帰反射部については、実施の形態１と共通するので説明は繰返さない。
【０１１５】
図１４は、本発明を適用した２眼式のセンサ本体の断面図である。
図１４を参照して、センサ本体７０は、ケースの前面に円偏光板７８がはめ込まれた窓が設けられている。円偏光板７８は、受光レンズ７７および投光レンズ７６を覆っている。投光レンズ７６は投光部のホルダ部材７２によって支持されている。受光レンズ７７は、受光部のホルダ部材７５によって支持されている。
【０１１６】
投光素子１は、投光レンズ７６の焦点位置に発光部分が位置するように配置されている。受光レンズ７７の焦点位置には、受光素子７４が配置されている。
【０１１７】
ここで、投光レンズ７６は、投光素子７１の光を平行な投光ビームとして図示しない回帰反射板に向けて投光すると共に、受光レンズ７７は、投光ビームと平行軸の回帰反射板からの反射光を受光素子７４に集光する。
【０１１８】
なお、図１４ではセンサ本体７０前面の下側に投光部、上側に受光部が設けられているが、投光部と受光部の位置を逆にしてもよい。
【０１１９】
図１５は、実施の形態２の光学システムと比較例の光学システムのセンサ本体について、光学要素を抽出して示した概略図である。
【０１２０】
図１５（Ａ）には、比較例の２眼式センサ本体２００が示されている。センサ本体２００は、投光系として投光素子２０１と、レンズ２０６と、水平方向の偏光方向を有する偏光フィルタ２０９Ｈとを含む。
【０１２１】
センサ本体２００は、さらに、受光系として垂直方向の偏光方向を有する偏光フィルタ２０９Ｖと、レンズ２０７と、受光素子２０４とを含む。
【０１２２】
図１６は、比較例の２眼式センサ本体の問題点を説明するための図である。
図１６（Ａ）に示すように、偏光フィルタ２０９Ｈと偏光フィルタ２０９Ｖの偏光方向が正しく調整されていれば、ワーク４０で反射した正反射光は、偏光フィルタ２０９Ｖで遮断されるので受光されない。
【０１２３】
しかし、図１６（Ｂ）に示すように、偏光フィルタ２０９Ｈと偏光フィルタ２０９Ｖの偏光方向が正しく調整されていない場合には、ワーク４０で反射した正反射光の一部は、偏光フィルタ２０９Ｖから漏れてしまい受光されるので、受光量が増加し誤動作の原因となる。
【０１２４】
再び図１５を参照して、図１５（Ｂ）に示す実施の形態２に係るセンサ本体７０は、図１４に示したように投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容される。センサ本体７０は、投光素子７１と、投光レンズ７６と、受光レンズ７７と、受光素子７４と、１／４波長板８０と、偏光フィルタ７９とを含む。１／４波長板８０と偏光フィルタ７９とは、ともに投光窓および受光窓を覆うように配置される。
【０１２５】
１／４波長板８０はある方向性（遅延軸方向）を持っており、円偏光が入射されると偏光方向が特定方向の直線偏光に変換される。偏光フィルタ７９は、１／４波長板の方向性に偏光方向が合うように１／４波長板に透明な接着剤で予め張り合わされている。
【０１２６】
図１５（Ｂ）に示す構成を採用すれば、センサ本体における偏光フィルタの偏光方向は調整する必要がなくなる。このため、センサ本体の組立が容易になる。また、授受する光が円偏光であるので、センサ本体と回帰反射部との設置方向も厳密に合わせる必要はない。
【０１２７】
以上説明した実施の形態２によれば、従来の２眼式回帰反射型光電センサでの問題が解決できるという効果が奏される。偏光を制御する際に用いられる偏光フィルタの固定に関するものである。偏光フィルタは検出物体からの受光部への正反射光をカットするために用いられるが、この偏光フィルタは投光部と受光部で偏光方向が直交している必要がある。偏光方向の角度がずれると正反射光が漏れ、光沢面の検出物体において誤動作が起こる（図１６参照）問題があった。このような問題に対して、今回発明した光学システムのセンサ側を適用すれば問題は解決できる。本発明のセンサ側と同様に投光部と受光部の前面に偏光フィルタと１／４波長板を組み合わせたものを配置することで、検出物体からの正反射光をカットできるため、偏光フィルタの角度ずれの問題を回避することができる。同時に部品点数は少なくなり、組みつけの工数も減らすことができる（図１５（Ｂ）参照）。
【０１２８】
また、図１５（Ｃ）に示すようにセンサ本体を変形しても良い。図１５（Ｃ）に示されるセンサ本体７０Ａは、図１５（Ｂ）に示すセンサ本体７０の構成において、偏光フィルタ７９に代えて受光部のみを覆う偏光フィルタ７９Ａを含み、投光素子７１に代えて直線偏光を発射するレーザダイオードＬＤを含む。他の部分は図１５（Ｂ）に示した構成と同じであるので説明は繰返さない。
【０１２９】
図１５（Ｃ）に示したセンサ本体７０Ａは、レーザダイオードＬＤの偏光方向と１／４波長板８０の方向を合わせる必要があるが、センサ本体と回帰反射部との設置方向も厳密に合わせる必要はない。
【０１３０】
［実施の形態３］
実施の形態１では、同軸型のセンサに本発明を適用した例を説明し、実施の形態２では、２眼式のセンサに本発明を適用した例について説明した。本発明は、さらに、光ファイバ型光電センサに対しても好適に用いることができる。なお、概念については、図１０および図１２で説明したものが共通するので説明は繰返さない。また、回帰反射部については、実施の形態１と共通するので説明は繰返さない。
【０１３１】
図１７は、実施の形態３に係る光ファイバ型光電センサ本体の構成を示す斜視図である。
【０１３２】
図１７を参照して、センサ本体１５０は、アンプ部１５１と、ヘッド部１５２と、アンプ部１５１とヘッド部１５２とを接続する光ファイバ１６２，１６３とを含む。光電センサ本体１５０は、アンプ部１５１とヘッド部１５２に分離されている。すなわち、「センサ本体」は、実施形態として常に一体である必要はなく、物理的に分離した２以上の部分を有していても良い。詳細には図示しないが、投光素子および受光素子は、アンプ部１５１に配置されている。また、位相差板や偏光フィルタは、アンプ部１５１とは分離されたヘッド部１５２に配置されている。
【０１３３】
図１７において、光電センサ本体の上部カバー１７２を開いた状態における外観斜視図が示されている。プラスチック製の筐体１７１の前部には、投光用ファイバ１６２と受光用ファイバ１６３とが挿入され、クランプレバー１７３の操作によって抜け止め固定される。筐体１７１の後部からは電気コード１６４が引き出されている。電気コード１６４は、アース用の芯線と、正電源用の芯線と、検出出力用の芯線と、診断出力用の芯線とを含む。
【０１３４】
筐体１７１の上部には、透明な上部カバー１７２が開閉可能に取り付けられている。上部カバー１７２を開いた状態で露出する筐体１７１の上面には、表示器１７５，１７６と、操作ボタン１７７，１７８，１７９と、スライド操作子１８０，スライド操作子１８１とが設けられている。
【０１３５】
図１８は、図１７におけるヘッド部１５２の第１の構成例を説明するための概略図である。図１８では、ヘッド部１５２Ａに対して投光用光ファイバ１６２と受光用光ファイバ１６３の光ファイバケーブル２本が接続される。
【０１３６】
ヘッド部１５２Ａは、投光レンズ７６と、受光レンズ７７と、円偏光板７８とを含む。円偏光板７８は、１／４波長板８０と、偏光フィルタ７９とを含む。１／４波長板８０と偏光フィルタ７９とは、ともにヘッド部１５２Ａの投光窓および受光窓を覆うように配置される。なお、このヘッド部１５２Ａの構成は、図１５（Ｂ）に示した２眼式の光電センサに対応するものである。
【０１３７】
投光用光ファイバ１６２から偏光フィルタ７９および１／４波長板８０を通過して回帰反射部３０に投光される光は、円偏光である。
【０１３８】
回帰反射部３０は、円偏光板３４と、全反射リフレクタ３２とを含む。円偏光板３４は、偏光フィルタ３６と１／４波長板３８とを含む。回帰反射部３０が円偏光を反射すると、これが逆円偏光に変換されてヘッド部１５２Ａに向かう。ヘッド部１５２Ａでは、円偏光板７８を通過することによって、逆円偏光が垂直偏光に変換され受光用光ファイバ１６３に入射される。
【０１３９】
図１９は、図１７におけるヘッド部１５２の第２の構成例を説明するための概略図である。図１９では、ヘッド部１５２Ｂに対して投光用光ファイバ１６２と受光用光ファイバ１６３の光ファイバケーブル２本が一体化された光ファイバ１６０が接続される。
【０１４０】
ヘッド部１５２Ｂは、レンズ６と、円偏光板２４とを含む。円偏光板２４は、１／４波長板２８と、偏光フィルタ２６とを含む。なお、このヘッド部１５２Ｂの構成は、図３に示した光電センサ本体に対応するものである。
【０１４１】
図２０は、図１９のＸＸ−ＸＸにおける光ファイバ１６０の断面図である。
図１９、図２０を参照して、光ファイバ１６０は、中心に投光用光ファイバ１６２が配置されておりその周辺に複数の受光用光ファイバ１６３が配置されている。アンプ部１５１に近い端部では、受光用光ファイバ１６３は、投光用光ファイバ１６２から分離されて受光素子側の接続口に挿入される。投光用光ファイバ１６２は、投光素子側の接続口に挿入される。
【０１４２】
投光用光ファイバ１６２から偏光フィルタ２６および１／４波長板２８を通過して回帰反射部３０に投光される光は、円偏光である。
【０１４３】
回帰反射部３０は、円偏光板３４と、全反射リフレクタ３２とを含む。円偏光板３４は、偏光フィルタ３６と１／４波長板３８とを含む。回帰反射部３０が円偏光を反射すると、これが逆円偏光に変換されてヘッド部１５２Ｂに向かう。ヘッド部１５２Ｂでは、円偏光板２４を通過することによって、逆円偏光が垂直偏光に変換され受光用光ファイバ１６３に入射される。
【０１４４】
以上説明した実施の形態３に示した場合においても、実施の形態１，２と同様にリフレクタ以外による反射光など余分なノイズ成分がカットされ受光素子での受光量が安定的に低減するので、受光部で検知しやすくなる。
【０１４５】
なお、図１８、図１９で示した構成において１／４波長板をセンサ本体およびリフレクタから取り除いた場合でも、図１２，図１３で説明したように、一定の効果を奏することができる。
【０１４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】光電センサの本体の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光電センサの内部について、図１の断面ＩＩ−ＩＩにおいて示した断面図である。
【図３】実施の形態１の光学システムについて、光学要素を抽出して示した概略図である。
【図４】図３に示した光学システムの各部分での偏光の状態を詳細に示した図である。
【図５】実施の形態１のセンサ本体１０における反射光除去について説明するための図である。
【図６】実施の形態１の回帰反射部３０における反射光除去について説明するための図である。
【図７】偏光ビームスプリッタを使用した比較例であるセンサ本体１００の問題点を説明するための図である。
【図８】偏光ビームスプリッタを使用する場合の偏光乱れを解決する検討例を示した図である。
【図９】受光素子と投光素子の位置を入れ替えたセンサ本体１０Ａの光路を示す図である。
【図１０】ワークが検知エリアに到達した場合の光強度の減衰を示す概念図である。
【図１１】図１０に示した概念を実施の形態１に当てはめて詳しく説明するための図である。
【図１２】実施の形態１の変形例に係る光学システムの概念を示す図である。
【図１３】同軸型センサのより具体的な構成を示した図である。
【図１４】本発明を適用した２眼式のセンサ本体の断面図である。
【図１５】実施の形態２の光学システムと比較例の光学システムのセンサ本体について、光学要素を抽出して示した概略図である。
【図１６】比較例の２眼式センサ本体の問題点を説明するための図である。
【図１７】実施の形態３に係る光ファイバ型光電センサ本体の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７におけるヘッド部１５２の第１の構成例を説明するための概略図である。
【図１９】図１７におけるヘッド部１５２の第２の構成例を説明するための概略図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸにおける光ファイバ１６０の断面図である。
【図２１】回帰反射型光電センサの使用例を示した図である。
【図２２】種々の被検出物体に対する検出動作を説明するための模式図である。
【図２３】リフレクタで起こる偏光変換の第１の例について説明するための図である。
【図２４】リフレクタで起こる偏光変換の第２の例について説明するための図である。
【図２５】２眼タイプのセンサ本体の構造例を示す図である。
【図２６】同軸タイプのセンサ本体の第１の構造例を示す図である。
【図２７】同軸タイプのセンサ本体の第２の構造例を示す図である。
【図２８】ＰＥＴボトルによる光の反射や集光の影響を説明するための図である。
【図２９】複屈折の影響を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１，７１，２０１投光素子、２，６，１１０，１１２，１１４，２０６，２０７，３１６，３１７，４１６，５１６レンズ、３，５１９ハーフミラー、４，７４，２０４，３１４，４１４，５１４受光素子、１０，１０Ａ，５０，５６，６０，７０，７０Ａ，１００，１５０，２００，３１０，４１０，５１０センサ本体、２２保護部材、２４円偏光板、２６，３６，３６Ａ，７９，７９Ａ，２０９Ｈ，２０９Ｖ，３１９Ｈ，３１９Ｖ，５１９Ｈ，５１９Ｖ偏光フィルタ、２８，３８，８０１／４波長板、３０，５２，５８回帰反射部、３２全反射リフレクタ、３４，７８円偏光板、４０，５４ワーク、６１表示灯、７２，７５ホルダ部材、７６投光レンズ、７７受光レンズ、１０２偏光ビームスプリッタ、１０４，１０６ガラスプリズム、１５１アンプ部、１５２，１５２Ａ，１５２Ｂヘッド部、１６２，１６３光ファイバ、３０２ベルトコンベヤ、３０５リフレクタ、３０７，３０７Ａ，３０７Ｂ，３０７Ｃ被検出物体、４１９偏光ビームスプリッタ、ＬＤレーザダイオード。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の円偏光を投光する投光系と、前記第１の円偏光とは異なる第２の円偏光と前記第１の円偏光とが混在する光が入射された場合に前記第２の円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、
前記第１の円偏光を前記第２の円偏光を含む光に変換して反射する回帰反射部とを備える、回帰反射型光電センサ。
【請求項２】
前記センサ本体は、
投光素子と、
受光素子と、
第１の直線偏光を前記第１の円偏光に変換し、前記第２の円偏光を前記第１の直線偏光に変換する第１の位相差板と、
前記回帰反射部から前記受光素子に至る受光経路上において前記受光素子と前記第１の位相差板との間に配置され、前記第１の直線偏光を選択的に透過させる第１の偏光フィルタとを含む、請求項１に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記第１の位相差板および前記第１の偏光フィルタは、ともに前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項２に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記第１の位相差板および前記第１の偏光フィルタは、ともに前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置される、請求項２に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記第１の位相差板は、前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置され、
前記第１の偏光フィルタは、前記受光窓を覆うように配置され、
前記投光素子は、前記第１の直線偏光を発射するレーザ発光素子である、請求項２に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項６】
前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第１の位相差板および前記第１の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項２に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項７】
前記回帰反射部は、
光を回帰反射させるリフレクタと、
前記第１の円偏光を第２の直線偏光に変換し、前記第２の直線偏光を前記第２の円偏光に変換する第２の位相差板と、
前記投光素子から前記リフレクタに至る投光経路上において前記第２の位相差板と前記リフレクタとの間に配置され、前記第２の直線偏光を選択的に透過させる第２の偏光フィルタとを含む、請求項２に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項８】
回帰反射型光電センサのセンサ本体であって、
投光素子と、
受光素子と、
直線偏光を第１の円偏光に変換し、前記第１の円偏光と異なる第２の円偏光を前記直線偏光に変換する位相差板と、
回帰反射板から前記受光素子に至る受光経路上において前記受光素子と前記位相差板との間に配置され、前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルタとを含む、回帰反射型光電センサのセンサ本体。
【請求項９】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記位相差板および前記偏光フィルタは、ともに前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項８に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。
【請求項１０】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記位相差板および前記偏光フィルタは、ともに前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置される、請求項８に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。
【請求項１１】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓が並んで設けられたケースに収容され、
前記位相差板は、前記投光窓および前記受光窓を覆うように配置され、
前記偏光フィルタは、前記受光窓を覆うように配置され、
前記投光素子は、前記直線偏光を発射するレーザ発光素子である、請求項８に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。
【請求項１２】
前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第１の位相差板および前記第１の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項８に記載の回帰反射型光電センサのセンサ本体。
【請求項１３】
回帰反射型光電センサに用いられる回帰反射部であって、
光を回帰反射させるリフレクタと、
第１の円偏光を直線偏光に変換し、前記直線偏光を前記第２の円偏光に変換する位相差板と、
センサ本体側から前記リフレクタに至る光経路上において前記第２の位相差板とリフレクタとの間に配置され、前記直線偏光を選択的に透過させる偏光フィルタとを含む、回帰反射型光電センサの回帰反射部。
【請求項１４】
第１の直線偏光を投光する投光系と、前記第１の直線偏光とは異なる第２の直線偏光と前記第１の直線偏光とが混在する光が入射された場合に前記第１の直線偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体と、
入射された光を前記第１の直線偏光のみを含む反射光に変換して反射する回帰反射部とを備える、回帰反射型光電センサ。
【請求項１５】
前記センサ本体は、
投光素子と、
受光素子と、
前記回帰反射部から前記受光素子に至る受光経路上に配置され、前記第１の直線偏光を選択的に透過させる第１の偏光フィルタとを含む、請求項１４に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項１６】
前記センサ本体は、投光窓および受光窓として兼用される光透過部が設けられたケースに収容され、
前記第１の偏光フィルタは、前記光透過部を覆うように配置され、
前記受光素子は、受光方向が前記投光素子の投光方向に交差するように配置され、
前記センサ本体は、
投光と受光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射するハーフミラーをさらに含む、請求項１５に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項１７】
前記投光素子および前記受光素子は、アンプ部に配置され、
前記第１の偏光フィルタは、前記アンプ部と分離されたヘッド部に配置され、
前記センサ本体は、
前記アンプ部と前記ヘッド部とを接続する光ファイバをさらに含む、請求項１５に記載の回帰反射型光電センサ。
【請求項１８】
前記回帰反射部は、
光を回帰反射させるリフレクタと、
前記リフレクタに対して光の入射面側に配置され、前記第１の直線偏光を選択的に透過させる第２の偏光フィルタとを含む、請求項１５に記載の回帰反射型光電センサ。

【図１】