專利名稱：回歸反射型光電傳感器、及其傳感器主體和回歸反射部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回歸反射型光電傳感器、回歸反射型光電傳感器的傳感器主體以 及回歸反射部。
背景技術(shù)：
回歸反射型光電傳感器是指，一種由傳感器主體和回歸反射板(以下，稱之為反 射板(reflector))構(gòu)成的傳感器，其中，該傳感器主體具有用于投光以及受光的光學(xué)系 統(tǒng)和電路系統(tǒng)?；貧w反射(也稱之為逆向反射、回射)是指如下的光的反射如角隅棱鏡 (corner cube)那樣，最終的反射光的朝向與投射光所傳播過(guò)來(lái)的方向相同。
圖21是示出了回歸反射型光電傳感器的使用例的圖。 如圖21所示，回歸反射型光電傳感器包括傳感器主體310和反射板305。傳感器 主體310的投光部所投射的光被反射板305反射，而且其反射光被傳感器主體310的受光 部接收。 而且，回歸反射型光電傳感器例如用于在工廠的生產(chǎn)線中檢測(cè)傳送帶302所搬運(yùn) 的被檢測(cè)物體307。在傳感器310和反射板305之間存在被檢測(cè)物體307時(shí)，被檢測(cè)物體遮 擋著從傳感器主體310向反射板305出射的光，因此光不能到達(dá)傳感器受光部，從而檢測(cè)出 物體。 圖22A 22D是用于說(shuō)明對(duì)于各種被檢測(cè)物體的檢測(cè)動(dòng)作的示意圖。
如圖22A所示，在從傳感器主體310投射的光直接被反射板305反射，而且反射光 直接入射到傳感器主體310的受光部的情況下，該反射光的受光量足夠多，因此傳感器的 輸出處于斷開(kāi)(OFF)狀態(tài)。 如圖22B所示，在從傳感器主體310投射的光被作為漫反射物體的被檢測(cè)物體 307A反射，而且漫反射光入射到傳感器主體310的受光部的情況下，與反射板305的情形相 比，反射光衰減，因此可檢測(cè)出受光量的降低，從而傳感器的輸出處于接通(0N)狀態(tài)。
如圖22C所示，在從傳感器主體310投射的光被作為鏡面反射物體的被檢測(cè)物體 307B反射的情況下，與被反射板305反射的情形相比，其反射光幾乎沒(méi)有衰減。因此，在需 要檢測(cè)這種被檢測(cè)物體的情況下，如以下通過(guò)圖23A 圖25所說(shuō)明那樣，利用通過(guò)反射板 305發(fā)生的偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，用偏振濾光片來(lái)除去由被檢測(cè)物體307B的表面反射的反 射光，并接受光。通過(guò)該方法，即使在來(lái)自被檢測(cè)物體307B的表面的鏡面反射光入射到傳 感器主體310的受光部的情況下，也能檢測(cè)出受光量的降低，因此傳感器的輸出處于接通 狀態(tài)。 如圖22D所示，在從傳感器主體310投射的光透過(guò)作為透明物體的被檢測(cè)物體 307C，而且所透過(guò)的光被反射板305反射，進(jìn)而反射光透過(guò)被檢測(cè)物體307C并入射到傳感器主體310的受光部的情況下，當(dāng)透過(guò)透明物體時(shí)發(fā)生光的衰減，則可檢測(cè)出受光量的降 低，從而傳感器的輸出處于接通狀態(tài)。 如圖22D所示，回歸反射型光電傳感器的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)常用于檢測(cè)透明的物體(玻 璃或塑料)。這是因?yàn)?，透明物體雖光透過(guò)時(shí)的衰減量并不太大，但如果是回歸反射型，則由 于光2次透過(guò)檢測(cè)物體，因此容易得到光的衰減。 作為用于回歸反射型光電傳感器的反射板，一般采用的是角隅棱鏡陣列的回歸反
射板。在角隅棱鏡陣列的反射板中，在入射光和反射光之間發(fā)生偏振轉(zhuǎn)換。 圖23A、圖23B是用于說(shuō)明在反射板所發(fā)生的偏振轉(zhuǎn)換的第一例的圖。 圖24A、圖24B是用于說(shuō)明在反射板所發(fā)生的偏振轉(zhuǎn)換的第二例的圖。 圖23B、圖23B示出了角隅棱鏡的形狀。角隅棱鏡是指，將3個(gè)直角等腰三角形
的90°的角在定點(diǎn)對(duì)齊而形成三棱錐，并將其內(nèi)面作為受光面的光學(xué)元件。因此，角隅
棱鏡的3個(gè)面相互成90。。在反射板305上，無(wú)間隙地排列有角隅棱鏡。在該光電傳感
器中所采用的反射板一般是利用了全反射的結(jié)構(gòu)，由于全反射時(shí)在垂直偏振(Vertical
Polarization)與水平偏振(Horizontal. Polarization)之間產(chǎn)生相位差，因此偏振狀態(tài)改變。 圖23A、圖23B示出了入射了垂直偏振光作為入射光IN時(shí)的反射光REF的偏振狀 態(tài)。圖24A、圖24B示出了入射了圓偏振光作為入射光IN時(shí)的反射光REF的偏振狀態(tài)。
在全反射反射板中發(fā)生偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，在理想的狀態(tài)下，垂直偏振光轉(zhuǎn)換為水 平偏振光，圓偏振光轉(zhuǎn)換為反向圓偏振光。但是，在實(shí)際上，如圖23A 圖24B所示，不會(huì)發(fā) 生理想的轉(zhuǎn)換，從而反射光變成包括偏振狀態(tài)為多個(gè)狀態(tài)的光的光。 再次參照?qǐng)D22A 圖22D說(shuō)明有關(guān)反射光的問(wèn)題。在如圖22B所示的情況下，當(dāng) 物體遮擋了傳感器投射到檢測(cè)物體的光時(shí)，被該物體反射的光會(huì)成為問(wèn)題。在該問(wèn)題中，通 過(guò)檢測(cè)物體與反射板的反射率差、或幾何光學(xué)的方法，而回避來(lái)自檢測(cè)物體的漫反射光。如 圖22C所示，在檢測(cè)物體為光澤面的情況下，由于被檢測(cè)物體和反射板之間的反射率差小， 因此采用另外的方法。該方法在傳感器的投光部和受光部中對(duì)偏振進(jìn)行控制，使得不接受 鏡面反射光。 關(guān)于回歸反射型光電傳感器大體存在兩種光學(xué)系統(tǒng)，S卩，存在投光部和受光部的 光軸不同的雙軸型、和投光部和受光部的光軸一致的同軸型。在這些兩種類型中，為了衰減 來(lái)自如圖22C所示的被檢測(cè)物體的鏡面反射光，一般采用對(duì)偏振進(jìn)行控制的方法。
圖25是示出了雙軸型傳感器主體的結(jié)構(gòu)例的圖。 參照?qǐng)D25，雙軸型傳感器主體310包括投光部和受光部。投光部包括發(fā)光二極管 (LED)311、透鏡316以及偏振濾光片319H。受光部包括偏振濾光片319V、透鏡317以及受 光元件314。作為受光元件314—般采用光電檢測(cè)器(PD)。 偏振濾光片319H的水平方向?yàn)槠穹较?，偏振濾光片319V的垂直方向?yàn)槠穹?向。也就是說(shuō)，采用了偏振方向相互垂直的一對(duì)偏振濾光片。 從LED311出射的光通過(guò)偏振濾光片319H而成為水平偏振光，并照射到被檢測(cè)物 體上。在不存在被檢測(cè)物體的情況下，被角隅棱鏡反射板反射且偏振方向轉(zhuǎn)換為垂直方向 的光通過(guò)偏振濾光片319V，并到達(dá)受光元件314。在存在被檢測(cè)物體的情況下，由于被該被 檢測(cè)物體鏡面反射了的光維持水平偏振的狀態(tài)，因此被偏振濾光片319V遮擋而不會(huì)到達(dá)。 因此，與不存在被檢測(cè)物體的情況相比，在存在被檢測(cè)物體時(shí)在受光元件314檢 測(cè)出的光的強(qiáng)度變得更低。因此，如圖22C所示，即使在被檢測(cè)物體是具有鏡面的物體的情 況下，因物體存在而也會(huì)使受光元件所接收的光的強(qiáng)度變低，從而能夠檢測(cè)物體。
圖26是示出了同軸型傳感器主體的第一結(jié)構(gòu)例的圖。 參照?qǐng)D26，同軸型的傳感器主體410包括LED411、偏振光束分離器419、透鏡416 以及受光元件414。 從LED411出射的光被偏振光束分離器419反射而成為水平偏振光，并照射到被檢 測(cè)物體上。在不存在被檢測(cè)物體的情況下，被角隅棱鏡反射板反射且偏振方向轉(zhuǎn)換為垂直 方向的光通過(guò)偏振光束分離器419，并到達(dá)受光元件414。在存在被檢測(cè)物體的情況下，由 于被檢測(cè)物體所鏡面反射了的光(以虛線示出)維持水平偏振的狀態(tài)，因此被偏振光束分 離器419遮擋而不會(huì)到達(dá)受光元件414。 圖27是示出了同軸型傳感器主體的第二結(jié)構(gòu)例的圖。 參照?qǐng)D27，同軸型傳感器主體510包括LED511、偏振濾光片519H、519V、半透半反 鏡(half mirror) 519、透鏡516、以及受光元件514。 從LED511出射的光通過(guò)偏振濾光片519H而成為水平偏振光，并被半透半反鏡519 反射，然后照射到被檢測(cè)物體上。在不存在被檢測(cè)物體的情況下，投射光中被角隅棱鏡反射 板反射且偏振方向轉(zhuǎn)換為垂直方向的光透過(guò)半透半反鏡519，并通過(guò)偏振濾光片519V，然 后到達(dá)受光元件514。在存在被檢測(cè)物體的情況下，由于被檢測(cè)物體所鏡面反射的光(以虛 線示出)維持水平偏振的狀態(tài)，因此被偏振濾光片519V遮擋而不會(huì)到達(dá)受光元件514。
作為與這種回歸反射型光電傳感器有關(guān)的現(xiàn)有文獻(xiàn)，具有JP特開(kāi)2002-279870號(hào) 公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)以及JP特公平6-93521號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1 :JP特開(kāi)2002-279870號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :JP特公平6-93521號(hào)公報(bào) 在回歸反射型光電傳感器所檢測(cè)的對(duì)象中，如在圖22D所說(shuō)明那樣，也包括有透
明物體。例如，作為飲料容器所普遍采用的PET(PolyEthyleneTer印hthalate :聚對(duì)苯二甲
酸乙二醇酯)瓶也是這種透明物體。以往，為了使因PET瓶的光的衰減增大，通過(guò)光透過(guò)兩
次被檢測(cè)物體的回歸反射型光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)。 然而，近年來(lái)，利用光電傳感器對(duì)PET瓶穩(wěn)定檢查變得困難。 在利用回歸反射型光電傳感器對(duì)PET瓶進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的問(wèn)題之一是，PET瓶的透過(guò) 率高而不易發(fā)生光的衰減。另外，近年來(lái)薄型化日益深入，進(jìn)而其透過(guò)率進(jìn)一步變高。
另外一個(gè)問(wèn)題是，由于形狀變得復(fù)雜，因此該復(fù)雜的形狀導(dǎo)致光向從未設(shè)想的方 向的反射或折射。 圖28是用于說(shuō)明PET瓶對(duì)光的反射及匯聚的影響的圖。 參照?qǐng)D28，從傳感器主體310出射的光K1本來(lái)像箭頭K2所示那樣直線傳播，但 由于受到PET瓶(被檢測(cè)物體307)形狀的影響，可能會(huì)像箭頭K3所示那樣以朝向反射板 305的方式匯聚。另外，從傳感器主體310出射的光K4本來(lái)像箭頭K5所示那樣直線傳播， 但可能會(huì)被PET瓶(307)的表面像箭頭K6所示那樣以朝向受光部的方式反射。
被反射板305反射的光K7本來(lái)像箭頭K8所示那樣直線傳播，但由于受到PET瓶(307)形狀的影響，可能會(huì)像箭頭K9所示那樣以朝向受光部的方式匯聚。另外，被反射板 305反射的光K10本來(lái)像箭頭K11所示那樣衰減并直線傳播，但可能會(huì)被PET瓶(307)的表 面像箭頭K12所示那樣以朝向反射板305的方式反射，并像箭頭13所示那樣朝向受光部。
若這種多余的光進(jìn)入到受光部，檢測(cè)光的微小衰減的受光部會(huì)引起誤動(dòng)作。S卩，伴 隨著薄型化而不能得到足夠的光衰減，同時(shí)，由于具有復(fù)雜的形狀，所以因PET瓶(307)而 受到匯聚光或反射光的影響，因此存在誤動(dòng)作等問(wèn)題。 另外，若要采用現(xiàn)有的遮擋來(lái)自檢測(cè)物體的反射光的光學(xué)系統(tǒng)，則PET瓶的雙折 射特性將成為問(wèn)題。 圖29A、圖29B是用于說(shuō)明雙折射的影響的圖。 如圖29A所示，從光源出射的光M1通過(guò)偏振濾光片。朝向反射板的入射光IN是 垂直偏振光。而且，反射光REF被偏振轉(zhuǎn)換，通過(guò)受光部的偏振濾光片只接受其中的水平偏 振光。將此時(shí)接收的光稱為光M2。通常，若被檢測(cè)物體到達(dá)檢測(cè)區(qū)域，則受光量少于光M2 的受光量，從而傳感器主體檢測(cè)出被檢測(cè)物體。 然而，如圖29B的光IN2、REF2所示那樣，在PET瓶存在時(shí)，由于PET瓶的雙折射特 性可能會(huì)使全反射反射板的不完全的偏振轉(zhuǎn)換狀態(tài)變成理想的偏振轉(zhuǎn)換狀態(tài)。此時(shí)，受光 部所接收的光M3與光M2相比，其受光量反而可能會(huì)增加。S卩，受光量不會(huì)減少，因此存在 可能會(huì)無(wú)法檢測(cè)出PET瓶的問(wèn)題。 也就是說(shuō)，雖然存在為除去反射光而利用偏振的技術(shù)，但由于PET瓶的雙折射和 反射板的偏振轉(zhuǎn)換的不完全特性成為問(wèn)題，因此無(wú)法使用該技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在這樣的背景下提供一種將PET瓶的雙折射特性轉(zhuǎn)換成光的 衰減，從而能夠提高檢測(cè)的穩(wěn)定性，并能夠回避來(lái)自PET瓶的反射光的問(wèn)題的技術(shù)。另外， 本發(fā)明同時(shí)能夠解決現(xiàn)有的回歸反射型光電傳感器的幾個(gè)問(wèn)題。 若對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，則本發(fā)明是一種回歸反射型光電傳感器，具有傳感 器主體，其形成投光系統(tǒng)和受光系統(tǒng)，其中，該投光系統(tǒng)投射第一圓偏振光，該受光系統(tǒng)在 包括第二圓偏振光和第一圓偏振光的光入射的情況下，選擇性地接收第二圓偏振光，該第 二圓偏振光與第一圓偏振光不同；回歸反射部，其將第一圓偏振光轉(zhuǎn)換為包含第二圓偏振 光的光并進(jìn)行反射。 優(yōu)選地，傳感器主體具有投光元件；受光元件；第一相位差板，其將第一直線偏 振光轉(zhuǎn)換為第一圓偏振光，而將第二圓偏振光轉(zhuǎn)換為第一直線偏振光；以及第一偏振濾光 片。第一偏振濾光片在從回歸反射部到受光元件的受光路徑上，配置于受光元件和第一相 位差板之間，而且選擇性地使第一直線偏振光透過(guò)。 更優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，該透光部兼用作投光窗和受 光窗。第一相位差板以及第一偏振濾光片均都以覆蓋透光部的方式配置。受光元件以受光 方向與投光元件的投光方向交叉的方式配置。傳感器主體還具有半透半反鏡，該半透半反 鏡使投射光和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。 更優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中。第一相位 差板以及第一偏振濾光片均都以覆蓋投光窗以及受光窗的方式配置。
更優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中。第一相位 差板以覆蓋投光窗以及受光窗的方式配置。第一偏振濾光片以覆蓋受光窗的方式配置。投 光元件為發(fā)射第一直線偏振光的激光發(fā)光元件。 更優(yōu)選地，投光元件以及上述受光元件配置在放大部，第一相位差板以及第一偏 振濾光片配置在與放大部分離的頭部。傳感器主體還具有光纖，該光纖連接放大部和頭部。
更優(yōu)選地，回歸反射部具有反射板，其使光回歸反射；第二相位差板，其將第一 圓偏振光轉(zhuǎn)換為第二直線偏振光，而將第二直線偏振光轉(zhuǎn)換為第二圓偏振光；以及第二偏 振濾光片。第二偏振濾光片在從投光元件到反射板的投光路徑上，配置于第二相位差板和 反射板之間，而且選擇性地使第二直線偏振光透過(guò)。 若根據(jù)本發(fā)明的其他形態(tài)，則本發(fā)明是一種回歸反射型光電傳感器的傳感器主 體，具有投光元件；受光元件；相位差板，其將直線偏振光轉(zhuǎn)換為第一圓偏振光，而將第二 圓偏振光轉(zhuǎn)換為直線偏振光，該第二圓偏振光與第一圓偏振光不同；以及偏振濾光片。偏振 濾光片在從回歸反射板到受光元件的受光路徑上，配置于受光元件和相位差板之間，而且 選擇性地使直線偏振光透過(guò)。 優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，該透光部兼用作投光窗和受光 窗。相位差板以及偏振濾光片均都以覆蓋透光部的方式配置。受光元件以受光方向與投光 元件的投光方向交叉的方式配置。傳感器主體還具有半透半反鏡，該半透半反鏡使投射光 和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。 優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中。相位差板以 及偏振濾光片均都以覆蓋投光窗以及受光窗的方式配置。 優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中。相位差板以 覆蓋投光窗以及受光窗的方式配置。偏振濾光片以覆蓋受光窗的方式配置。投光元件為發(fā) 射直線偏振光的激光發(fā)光元件。 優(yōu)選地，投光元件以及受光元件配置在放大部，第一相位差板以及第一偏振濾光 片配置在與放大部分離的頭部。傳感器主體還具有光纖，該光纖連接放大部和頭部。
若根據(jù)本發(fā)明的另外的形態(tài)，則本發(fā)明是一種用于回歸反射型光電傳感器的回歸 反射部，具有反射板，其使光回歸反射；相位差板，其將第一圓偏振光轉(zhuǎn)換為直線偏振光， 而將直線偏振光轉(zhuǎn)換為第二圓偏振光；以及偏振濾光片。偏振濾光片在從傳感器主體一側(cè) 到反射板的光路上，配置于第二相位差板和反射板之間，而且選擇性地使直線偏振光透過(guò)。
若根據(jù)本發(fā)明的其他的形態(tài)，則本發(fā)明是一種回歸反射型光電傳感器，具有傳感 器主體，其形成投光系統(tǒng)和受光系統(tǒng)，其中，該投光系統(tǒng)投射第一直線偏振光，該受光系統(tǒng) 在包括第二直線偏振光和第一直線偏振光的光入射的情況下，選擇性地接收第一直線偏振 光，該第二直線偏振光與第一直線偏振光不同；回歸反射部，其將所入射的光轉(zhuǎn)換為只包含 第一直線偏振光的反射光并進(jìn)行反射。
優(yōu)選地，傳感器主體具有投光元件；受光元件；第一偏振濾光片。第一偏振濾光 片配置在從回歸反射部到受光元件的受光路徑上，而且選擇性地使第一直線偏振光透過(guò)。
更優(yōu)選地，傳感器主體內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，該透光部是兼用作投光窗的 受光窗。第一偏振濾光片以覆蓋透光部的方式配置。受光元件以受光方向與投光元件的投 光方向交叉的方式配置。傳感器主體還具有半透半反鏡，該半透半反鏡使投射光和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。 更優(yōu)選地，投光元件以及受光元件配置在放大部，第一偏振濾光片配置在與放大 部分離的頭部。傳感器主體還具有光纖，該光纖連接放大部和頭部。 更優(yōu)選地，回歸反射部具有反射板，其使光回歸反射；第二偏振濾光片，其相對(duì)
反射板而配置在光的入射面一側(cè)，而且選擇性地使第一直線偏振光透過(guò)。 若采用本發(fā)明，則能夠提高對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)的穩(wěn)定性。


圖1是光電傳感器主體的立體圖。 圖2是沿著圖1的II-II線示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光電傳感器的內(nèi)部的 剖視圖。 圖3是抽取光學(xué)要素而示出了第一實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的概略圖。 圖4是詳細(xì)示出了在圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)的各部分的偏振狀態(tài)的圖。 圖5是用于說(shuō)明在第一實(shí)施方式的傳感器主體10中除去反射光的情況的圖。 圖6是用于說(shuō)明在第一實(shí)施方式的回歸反射部30中除去反射光的情況的圖。 圖7是用于說(shuō)明使用了偏振光束分離器的作為比較例的傳感器主體100的問(wèn)題的圖。 圖8是示出了在使用偏振光束分離器的情況下解決偏振異常的研究例的圖。 圖9是示出了調(diào)換了受光元件和投光元件的位置的傳感器主體10A的光路的圖。 圖10是示出了工件到達(dá)檢測(cè)區(qū)域時(shí)的光強(qiáng)度衰減的概念圖。 圖11是用于將圖10所示的概念應(yīng)用到第一實(shí)施方式中而進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的圖。 圖12是示出了第一實(shí)施方式的變形例的光學(xué)系統(tǒng)的概念的圖。 圖13是示出了同軸型傳感器的更加具體的結(jié)構(gòu)的圖。 圖14是應(yīng)用了本發(fā)明的雙軸型傳感器主體的剖視圖。 圖15A、圖15B、圖15C是抽取光學(xué)要素而示出了第二實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)和比較 例的光學(xué)系統(tǒng)的傳感器主體的概略圖。 圖16A、圖16B是用于說(shuō)明比較例的雙軸型傳感器主體的問(wèn)題的圖。 圖17是示出了第三實(shí)施方式的光纖型光電傳感器主體的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖18是用于說(shuō)明圖17中的頭部152的第一結(jié)構(gòu)例的概略圖。 圖19是用于說(shuō)明圖17中的頭部152的第二結(jié)構(gòu)例的概略圖。 圖20是沿著圖19中的XX-XX線的光纖160的剖視圖。 圖21是示出了回歸反射型光電傳感器的使用例的圖。 圖22A、圖22B、圖22C、圖22D是用于說(shuō)明對(duì)于各種被檢測(cè)物體的檢測(cè)動(dòng)作的示意 圖。 圖23A、圖23B是用于說(shuō)明在反射板所發(fā)生的偏振轉(zhuǎn)換的第一例的圖。 圖24A、圖24B是用于說(shuō)明在反射板所發(fā)生的偏振轉(zhuǎn)換的第二例的圖。 圖25是示出了雙軸型傳感器主體的結(jié)構(gòu)例的圖。 圖26是示出了同軸型傳感器主體的第一結(jié)構(gòu)例的圖。 圖27是示出了同軸型傳感器主體的第二結(jié)構(gòu)例的圖。
圖28是用于說(shuō)明PET瓶對(duì)光的反射及匯聚的影響的圖。
圖29A、圖29B是用于說(shuō)明雙折射的影響的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，針對(duì)附圖中的相同或相當(dāng)部
分，賦予相同的附圖標(biāo)記，而不再重復(fù)其說(shuō)明。[第一實(shí)施方式] 圖1是光電傳感器主體的立體圖。 圖2是沿著圖1中的II-II線示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光電傳感器內(nèi)部的 剖視圖。 參照?qǐng)D1、圖2，對(duì)同軸型的回歸反射型光電傳感器的傳感器主體10進(jìn)行說(shuō)明。在 傳感器主體10的外殼的前面，設(shè)置有嵌入圓偏振片(帶相位差板(retardation film)的 偏振片)24的窗體。圓偏振片24被保護(hù)構(gòu)件22保持，使得其不脫落。在外殼的上表面設(shè) 置有顯示燈61，其為了能夠知曉檢測(cè)結(jié)果。 投光元件1以發(fā)光部分通過(guò)半透半反鏡3的反射而位于透鏡6的焦點(diǎn)位置的方式 配置。在透鏡6的焦點(diǎn)位置上，經(jīng)由半透半反鏡3而在受光位置配置有受光元件4。半透半 反鏡3相對(duì)受光軸傾斜45°而設(shè)置，而且透過(guò)所接收的光的一部分。 在此，透鏡6以及半透半反鏡3構(gòu)成以下的光學(xué)器件，即，將投光元件1的光作為 投射光束而向未圖示的回歸反射板投射，并通過(guò)透鏡6將來(lái)自回歸反射板的反射光匯聚到 受光元件4的光學(xué)器件。 透鏡6是一種將從投光元件1出射的光作為平行的投射光束而對(duì)回歸反射板投 射，并將反射光匯聚到受光元件4的光學(xué)元件。 此外，在圖2中，也可以使投光元件1和受光元件4的位置相反。
在投光時(shí)以及受光時(shí)均都透過(guò)圓偏振板24，從而利用原本成為誤動(dòng)作的原因的 PET瓶的雙折射，將雙折射所導(dǎo)致的偏振狀態(tài)的異?，F(xiàn)象轉(zhuǎn)換成光的衰減，由此在PET瓶的 檢測(cè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高穩(wěn)定性的光學(xué)系統(tǒng)。 圖3是抽取光學(xué)要素而示出了第一實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的概略圖。 參照?qǐng)D3，第一實(shí)施方式的回歸反射型光電傳感器具有傳感器主體IO，其形成投
光系統(tǒng)和受光系統(tǒng)，該投光系統(tǒng)投射圓偏振光，該受光系統(tǒng)在包括反向圓偏振光和圓偏振
光的光入射時(shí)，選擇性地接收反向圓偏振光；回歸反射部30，其將圓偏振光轉(zhuǎn)換成包括反
向圓偏振光的光并進(jìn)行反射。 傳感器主體10具有投光元件1、受光元件4、半透半反鏡3、透鏡6以及圓偏振片 24。圓偏振片24包括偏振濾光片26和1/4波片28。 回歸反射部30包括圓偏振板34和全反射反射板32。圓偏振板34包括偏振濾光 片36和l/4波片38。偏振濾光片具有吸光軸和垂直于該吸光軸的透光軸。偏振濾光片使 偏振方向與透光軸一致的直線偏振光透過(guò)，并吸收其他的光成分。另一方面，l/4波片(相 位差板)具有延遲軸。1/4波片使在延遲軸方向上的偏振方向成分的相位延遲l/4波長(zhǎng)。
若偏振方向相對(duì)延遲軸成45。(或-45° )的直線偏振光入射到1/4波片，則直 線偏振光被轉(zhuǎn)換為圓偏振光。相反地，若圓偏振光入射到1/4波片，則圓偏振光轉(zhuǎn)換為相對(duì)
10延遲軸成45° (或_45° )的直線偏振光。 圓偏振板是一種將偏振濾光片和1/4波片以使吸光軸和延遲軸傾斜 45° (或_45° )的狀態(tài)粘合在一起的光學(xué)元件。 圖4是詳細(xì)示出了在圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)的各部分的偏振狀態(tài)的圖。
參照?qǐng)D4，傳感器主體IO具有投光元件1、受光元件4、第一相位差板(1/4波片 28)、以及第一偏振濾光片26，其中，該第一相位差板將第一直線偏振光(垂直偏振光B2)轉(zhuǎn) 換成第一圓偏振光(圓偏振光B3)，并將第二圓偏振光(反向圓偏振光B8)轉(zhuǎn)換成第一直線 偏振光(垂直偏振光B9)。第一偏振濾光片26在從回歸反射部30到受光元件4的受光路 徑上配置于受光元件4和第一相位差板(1/4波片28)之間，而且選擇性地使第一直線偏振 光(垂直偏振光B2、B10)透過(guò)。 回歸反射部30具有全反射反射板32，其使光回歸反射；第二相位差板(1/4波片 38)，其將第一圓偏振光(圓偏振光B3)轉(zhuǎn)換成第二直線偏振光(水平偏振光B4)，并將第二 直線偏振光(水平偏振光B7)轉(zhuǎn)換成第二圓偏振光(反向圓偏振光B8);以及第二偏振濾 光片36。第二偏振濾光片36在從投光元件1到全反射反射板32的投光路徑上配置于第二 相位差板(1/4波片38)和全反射反射板32之間，而且選擇性地使第二直線偏振光(水平 偏振光B5、B7)透過(guò)。 1/4波片28、38具有某一方向性(延遲軸方向)，因此若使圓偏振光入射，則轉(zhuǎn)換
成偏振方向?yàn)樘囟ǚ较虻闹本€偏振光。利用透明的粘結(jié)劑，將偏振濾光片26、36分別以使
其偏振方向與1/4波片28、38的方向性一致的方式粘合在1/4波片28、38上。 要使兩個(gè)小的元件的方向一致，很難確保其精度。然而，若將大的片狀的偏振濾光
片以使其與大的片狀的1/4波片方向性一致的方式粘合，則變得容易得多。因此，先將大的
片狀1/4波片和偏振濾光片粘合在一起，并將其利用沖壓加工等來(lái)沖切，從而加工成與窗
體形狀對(duì)應(yīng)的所希望形狀的構(gòu)件即可。 再次參照?qǐng)D2，傳感器主體10內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，其中，該透光部是兼用 作投光窗的受光窗。相位差板以及偏振濾光器一同以覆蓋透光部的方式配置。受光元件4 以其受光方向與投光元件1的投光方向交叉的方式配置。傳感器主體10還包括半透半反 鏡3，該半透半反鏡3使投射光和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。
圖5是用于說(shuō)明在第一實(shí)施方式的傳感器主體中除去反射光的情況的圖。
參照?qǐng)D5，從傳感器主體10的投光部投射圓偏振光B3。傳感器主體10的受光部 選擇接收反向圓偏振光。從投光部投射到工件40的圓偏振光B3變成偏振狀態(tài)不變的鏡面 反射光(圓偏振光B8X)，但由于該鏡面反射光由1/4波片28轉(zhuǎn)換成水平偏振光，因此不會(huì) 透過(guò)偏振濾光片26，從而不會(huì)被接收。 圖6是用于說(shuō)明在第一實(shí)施方式的回歸反射部30中除去反射光的情況的圖。
參照?qǐng)D6，回歸反射部30具有全反射反射板32、以及配置于該全反射反射板的前 面的偏振濾光片36以及1/4波片38。若圓偏振光B3入射到回歸反射部30，則被l/4波片 38轉(zhuǎn)換成水平偏振光B4并透過(guò)偏振濾光片36，然后水平偏振光B5入射到全反射反射板 32。 來(lái)自全反射反射板的反射光B6的偏振狀態(tài)被轉(zhuǎn)換，并通過(guò)透過(guò)偏振濾光片36，只 提取作為直線偏振光成分的水平偏振光B7。然后，水平偏振光B7透過(guò)1/4波片38，從而變成與入射到回歸反射部30的圓偏振光B3相反方向的圓偏振光B8。另外，若作為來(lái)自回
歸反射部30的反射光的反向圓偏振光B8被工件40鏡面反射而再次入射到回歸反射部30
時(shí)，則該光是與從傳感器主體投射的圓偏振光B3相反方向的圓偏振光B3X。該反向圓偏振
光B3X被1/4波片38轉(zhuǎn)換成垂直偏振光B4X，從而被偏振濾光片36阻擋。 此外，將用于本實(shí)施方式中的1/4波片38和偏振濾光片36的組合，通常被稱為圓
偏振濾光片(圓偏振板)、光隔離器、防反射濾光片。它們并不僅限定于使用1/4波片，而也
有時(shí)會(huì)使用組合了多個(gè)波片的器件，因此也可以采用該器件。尤其是，近年來(lái)對(duì)于平板顯示
器用防反射濾光片的需要高漲，因此在市場(chǎng)上開(kāi)始廉價(jià)銷售對(duì)應(yīng)于寬頻帶的波長(zhǎng)的防反射
濾光片，從而通過(guò)采用這種防反射濾光片，能夠低成本地構(gòu)筑本實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)。 圖7是用于說(shuō)明作為使用了偏振光束分離器的比較例的傳感器主體100的問(wèn)題的圖。 在同軸型傳感器中對(duì)偏振進(jìn)行控制時(shí)一般采用偏振光束分離器。參照?qǐng)D7，比較例 的傳感器主體100包括偏振光束分離器102和透鏡110。然而，偏振光束分離器102必須 采用在玻璃棱鏡104U06中任一方蒸鍍薄膜，并用另一方玻璃棱鏡將蒸鍍膜夾在中間的結(jié) 構(gòu)，因此相對(duì)半透半反鏡成本非常高。在同軸型傳感器中，若沒(méi)有必要對(duì)偏振進(jìn)行控制，就 采用半透半反鏡。用于第一實(shí)施方式的圖3 圖5所示傳感器主體10采用半透半反鏡3， 因此沒(méi)有必要成為偏振光束分離器那樣的結(jié)構(gòu)。由于可以通過(guò)在玻璃板等上蒸鍍薄膜來(lái)制 造半透半反鏡3，因此能夠以低成本實(shí)現(xiàn)半透半反鏡3。 另外，在如圖7所示那樣采用了偏振光束分離器102的同軸光學(xué)系統(tǒng)中，投光部和 受光部共用透鏡110。然而，若共用透鏡110，則如光C2、C4、C6所示那樣，從點(diǎn)光源出射的 光C1并沒(méi)有以一定的角度通過(guò)偏振光束分離器102。因此存在如下問(wèn)題與偏振狀態(tài)正確 的光C5相比，如在光C3、 C7所示在偏振狀態(tài)上發(fā)生了異常。 圖8是示出了在使用偏振光束分離器的情況下解決偏振異常的研究例的圖。
在圖8中，為了回避偏振異常的問(wèn)題，在光透過(guò)偏振光束分離器102之前，通過(guò)透 鏡112使光變?yōu)槠叫泄狻Ｈ欢?，此時(shí)受光系統(tǒng)需要另外的透鏡114，因此存在光學(xué)系統(tǒng)變?yōu)?非常大型的系統(tǒng)的問(wèn)題。 與圖8所示的研究例相比，若應(yīng)用用于第一實(shí)施方式中的傳感器主體IO，則能夠 以小型的結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題。此外，也可以調(diào)換受光元件和投光元件的位置。
圖9是示出了調(diào)換了受光元件和投光元件的位置的傳感器主體10A的光路的圖。
參照?qǐng)D9，傳感器主體IOA具有由半透半反鏡3和1個(gè)透鏡6構(gòu)成的同軸回歸反射 型光電傳感器的光學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)而，傳感器主體10A還具有配置于透鏡6的前面的偏振濾光 片26和1/4波片28。 由此，從光源出射的光通過(guò)透鏡6變成平行光，從而所投射的光B3變成完全的圓
偏振光。因此，所投射的光B3的鏡面反射光被1/4波片28和偏振濾光片26的組合阻擋。
1/4波片28和偏振濾光片26的組合形成只接收反向圓偏振光的光學(xué)系統(tǒng)。 因此，能夠在回避具有偏振光束分離器的系統(tǒng)的偏振異常問(wèn)題的同時(shí)對(duì)偏振進(jìn)行
控制，由此能夠?qū)崿F(xiàn)不接受鏡面反射光的同軸回歸反射型光電傳感器。 接著補(bǔ)充說(shuō)明以下概念，即，在回歸反射型光電傳感器中，當(dāng)如PET瓶那樣伴有雙
折射的工件到達(dá)檢測(cè)區(qū)域時(shí)確保光強(qiáng)度的衰減的概念。
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圖10是示出了工件到達(dá)檢測(cè)區(qū)域時(shí)的光強(qiáng)度衰減的概念圖。第一實(shí)施方式涉及 同軸型傳感器，但其與雙軸型具有相同的概念，因此在圖10中示出了雙軸型傳感器主體 50。 參照?qǐng)DIO，傳感器主體50接收偏振狀態(tài)與所投射的光不同的光。而且，回歸反射 部52阻擋由工件所發(fā)生的偏振光異常，并在相當(dāng)于對(duì)入射光進(jìn)行反射時(shí)，反射作為偏振狀 態(tài)與入射光不同的反射光。此外，在投射光為圓偏振光的情況下，相當(dāng)于"偏振狀態(tài)與所投 射的光不同的光"例如為反向圓偏振光。另外，在投射光為垂直偏振光或者水平偏振光的情 況下，相當(dāng)于"偏振狀態(tài)與所投射的光不同的光"例如為水平偏振光或者垂直偏振光。
由此，在所投射的光D1A透過(guò)了工件54時(shí)，即使因雙折射而分離為偏振狀態(tài)相同 的光D2A和偏振狀態(tài)不同的光D2B，但在入射到回歸反射部52時(shí)，偏振狀態(tài)不同的光D2B被 阻擋。 然后，光D2A被回歸反射部轉(zhuǎn)換成偏振狀態(tài)不同的光D3B，并再次入射到工件54。 在光D3B透過(guò)工件54時(shí)，光D3B因雙折射而分離為偏振狀態(tài)與投射光D1A相同的光D4A和 偏振狀態(tài)不同的光D4B。在入射到傳感器主體50時(shí)，偏振狀態(tài)相同的光D4A被阻擋。
如上所述，因雙折射而偏振狀態(tài)被工件54改變的光成分，其后被回歸反射部以及 傳感器主體阻擋。若將工件54插入到光路中，則受光量降低與所阻擋的光對(duì)應(yīng)的量，因此 通過(guò)受光部檢測(cè)出工件變得容易。 圖11是用于將圖10所示的概念應(yīng)用到第一實(shí)施方式中而進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的圖。
圖11所示的圖與圖4的不同點(diǎn)在于，在圖4所示的結(jié)構(gòu)中光路中插入有如PET瓶 那樣發(fā)生雙折射的工件54。因此，由于傳感器主體10和回歸反射部30的結(jié)構(gòu)要素的配置 相同，故不再重復(fù)對(duì)它們進(jìn)行說(shuō)明。 從投光元件1出射的光Bl被偏振濾光片26選擇透過(guò)垂直偏振光B2，并被1/4波 片28轉(zhuǎn)換成圓偏振光B3。然后，圓偏振光B3在其一部分透過(guò)工件54時(shí)變成偏振狀態(tài)異常 的光B3D。光B3D雖通過(guò)1/4波片38而轉(zhuǎn)換成光B4D，但該光B4D的偏振狀態(tài)與圖4的光 B4不同，因此被偏振濾光片36阻擋。因此，因雙折射而偏振狀態(tài)改變的光成分，被箭頭Pl 所示的部分阻擋，而沒(méi)有受到雙折射的影響的光成分，作為水平偏振光B5而到達(dá)全反射反 射板32。 在全反射反射板32中，如在圖23A 圖24B所說(shuō)明那樣發(fā)生偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，并 反射光B6。在光B6的成分中，只有水平偏振光B7選擇性地透過(guò)偏振濾光片36。然后，水 平偏振光B7被1/4波片38轉(zhuǎn)換成反向圓偏振光B8。 反向圓偏振光B8入射到工件54，其一部分的成分轉(zhuǎn)換為發(fā)生了偏振異常的光 B8D。光B8D雖通過(guò)1/4波片38而轉(zhuǎn)換成光B9D，但該光B9D的偏振狀態(tài)與圖4的光B9不 同，因此被偏振濾光片36阻擋。因此，因雙折射而偏振狀態(tài)改變的光成分被以箭頭P2所示 的部分阻擋，而沒(méi)有受到雙折射的影響的光的成分，作為垂直偏振光B10而到達(dá)受光元件 4。 也就是說(shuō)，因雙折射而偏振狀態(tài)被工件54改變的光成分，在回歸反射部30的箭頭
Pl所示的工序以及傳感器主體10的箭頭P2所示的工序中分兩次被阻擋。若將工件54插
入到光路中，則受光元件4中的受光量穩(wěn)定地降低，因此在受光部中易于檢測(cè)。 若光通過(guò)一次大致透明的器件，則光強(qiáng)度約衰減10 % 。由于PET瓶為中空形狀，故4次通過(guò)瓶壁，因此光強(qiáng)度衰減1-0. 94 = 34%。相對(duì)與此，在偏振光被PET瓶幾乎變成隨機(jī) 光的狀態(tài)的情況下，在本光學(xué)系統(tǒng)中，光強(qiáng)度在反射板衰減50% ，而在傳感器衰減50% 。因 此在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，光強(qiáng)度衰減1-0. 52X0. 94 = 84%。另外，從原理上講，根據(jù)檢測(cè)物體 的雙折射的狀態(tài)，還可以實(shí)現(xiàn)100%的衰減。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在本光學(xué)系統(tǒng)中已能夠確認(rèn)98% 83%的衰減。 另外，由于投射及接受的光為圓偏振光，因此無(wú)需連傳感器主體和回歸反射部的
設(shè)置方向也嚴(yán)密地對(duì)齊。[第一實(shí)施方式的變形例] 作為在這樣的反射板側(cè)和傳感器側(cè)，作為將具有雙折射的檢測(cè)物體所導(dǎo)致的偏振
異常轉(zhuǎn)換成光的衰減的光學(xué)系統(tǒng)，可考慮另外的光學(xué)系統(tǒng)。 圖12是示出了第一實(shí)施方式的變形例的光學(xué)系統(tǒng)的概念的圖。 如圖12所示，在該變形例中，傳感器主體56接收偏振狀態(tài)與所投射的光相同的
光。然后，回歸反射部58阻擋由工件發(fā)生的偏振光異常，并反射偏振狀態(tài)與入射光相同的
反射光。 由此，在所投射的光E1A透過(guò)了工件54時(shí)，即使因雙折射而分離成偏振狀態(tài)相同 的光E2A和偏振狀態(tài)不同的光E2B，在入射到回歸反射部58時(shí)偏振狀態(tài)不同的光E2B也被 阻擋。 然后，光E2A被回歸反射部反射而成為偏振狀態(tài)相同的光E3A，并再次入射到工件 54。在透過(guò)工件54時(shí)，光E3A因雙折射而分離成偏振狀態(tài)與投射光E1A相同的光E4A和偏 振狀態(tài)不同的光E4B。在入射到傳感器主體56時(shí)，偏振狀態(tài)不同的光E4B被阻擋。
如上所述，因雙折射而偏振狀態(tài)被工件54改變的光成分，其后被回歸反射部以及 傳感器主體阻擋，因此，若將工件54插入到光路中，則受光量降低與所阻擋的光對(duì)應(yīng)的量， 從而通過(guò)受光部檢測(cè)出工件變得容易。 圖13是示出了同軸型傳感器的更加具體的結(jié)構(gòu)的圖。 圖13的光學(xué)系統(tǒng)采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，從圖11所示的光學(xué)系統(tǒng)中除去1/4波片28、 38，進(jìn)而將偏振濾光片36置換成偏振方向與偏振濾光片26相同的偏振濾光片36A。
在該光學(xué)系統(tǒng)中投射直線偏振光F3，該直線偏振光F3入射到反射板前面的偏振 濾光片36A，然后入射到全反射反射板32。利用全反射反射板32轉(zhuǎn)換偏振光，從而反射光 F6。在光F6中，只有直線偏振光成分F8通過(guò)反射板前面的偏振濾光片36A，并向傳感器主 體60 —側(cè)透過(guò)，然后透過(guò)偏振濾光片26而被受光元件4接收。 若具有雙折射的工件54存在時(shí)，則偏振狀態(tài)被工件54改變的所投射的光F3D中 異常的偏振光成分被全反射反射板32前面的偏振濾光片36A阻擋。然后，只有直線偏振 光成分F5入射到全反射反射板32，從而與上述同樣，向傳感器主體一側(cè)反射直線偏振的光 F8。對(duì)于來(lái)自全反射反射板32的反射光也同樣，被檢測(cè)物體改變的偏振光成分F8D由傳感 器主體60 —側(cè)的偏振濾光片26所阻擋，從而只有直線偏振光成分F10被受光元件接收。
雖存在容易受到因工件所發(fā)生的鏡面反射光所導(dǎo)致的惡劣影響的缺點(diǎn)，但在未采 用相位差板而只采用偏振濾光片的圖13所示的光學(xué)系統(tǒng)中，也會(huì)在箭頭P3、P4所示的工序 中發(fā)生衰減，因此關(guān)于雙折射，也能夠得到與在圖11所說(shuō)明的光學(xué)系統(tǒng)相同的效果。
[第二實(shí)施方式]
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在第一實(shí)施方式中，說(shuō)明了將本發(fā)明應(yīng)用到同軸型傳感器的例子。在第二實(shí)施方 式中，要說(shuō)明將本發(fā)明應(yīng)用到雙軸型傳感器的例子。此外，關(guān)于概念，由于與在圖10以及圖 12中所說(shuō)明的概念相通，因此不再重復(fù)說(shuō)明。另外，關(guān)于回歸反射部，由于其與第一實(shí)施方 式相通，所以不再重復(fù)說(shuō)明。 圖14是應(yīng)用了本發(fā)明的雙軸型傳感器主體的剖視圖。 如圖14所示，傳感器主體70的外殼的前面，設(shè)置有嵌入圓偏振片78的窗體。圓 偏振片78覆蓋受光透鏡77以及投光透鏡76。投光透鏡76由投光部的固定構(gòu)件72支撐。 受光透鏡77由受光部的固定構(gòu)件75支撐。 投光元件71以發(fā)光部分位于投光透鏡76的焦點(diǎn)位置的方式配置。在受光透鏡77 的焦點(diǎn)位置上配置有受光元件74。 在此，投光透鏡76將投光元件71的光作為平行的投射光束而向著未圖示的回歸 反射板投射，并且受光透鏡77將來(lái)自軸平行于投射光束的回歸反射板的反射光匯聚到受 光元件74。 此外，雖然在圖14中在傳感器主體70前面的下側(cè)設(shè)置有投光部，而上側(cè)設(shè)置有受 光部，但也可以使投光部和受光部的位置相反。 圖15A、圖15B、圖15C是抽取光學(xué)要素而示出了第二實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)和比較 例的光學(xué)系統(tǒng)的傳感器主體的概略圖。 圖15A示出了比較例的雙軸型傳感器主體200。傳感器主體200作為投光系統(tǒng)而 包括投光元件201、透鏡206、以及偏振方向?yàn)樗椒较虻钠駷V光片209H。
傳感器主體200作為受光系統(tǒng)而還包括偏振方向?yàn)榇怪狈较虻钠駷V光片209V、 透鏡207、已經(jīng)受光元件204。 圖16A、圖16B是用于說(shuō)明比較例的雙軸型傳感器主體的問(wèn)題的圖。 如圖16A所示，只要將偏振濾光片209H和偏振濾光片209V的偏振方向調(diào)整得正
確，則被工件40反射的鏡面反射光就會(huì)被偏振濾光片209V阻擋而不會(huì)被接收。 然而。如圖16B所示，在沒(méi)有將偏振濾光片209H和偏振濾光片209V的偏振方向
調(diào)整得正確的情況下，被工件40反射的鏡面反射的一部分會(huì)從偏振濾光片209V漏掉而被
接收，因此受光量增加而成為誤動(dòng)作的原因。 再次參照?qǐng)D15A 圖15C，在圖15B所示的第二實(shí)施方式的傳感器主體70，內(nèi)置于 如圖14所示那樣并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中。傳感器主體70包括投光元件71、 投光透鏡76、受光透鏡77、受光元件74、 1/4波片80以及偏振濾光片79。 1/4波片80和偏 振濾光片70均都以覆蓋投光窗以及受光窗的方式配置。 1/4波片80具有某一方向性(延遲軸方向)，因此若圓偏振光入射，則轉(zhuǎn)換成偏振 方向?yàn)樘囟ǚ较虻闹本€偏振光。利用透明的粘結(jié)劑，將偏振濾光片79以使其偏振方向與 1/4波片的方向性一致的方式事先粘合在1/4波片上。 若采用圖15B所示的結(jié)構(gòu)，則無(wú)需對(duì)傳感器主體中的偏振濾光片的偏振方向進(jìn)行 調(diào)整。因此，傳感器主體的組裝變得容易。另外，投射及接受的光為圓偏振光，因此無(wú)需使 傳感器主體和回歸反射部的設(shè)置方向嚴(yán)密地對(duì)齊。 若采用如上所說(shuō)明的第二實(shí)施方式，則能夠發(fā)揮如下效果能夠解決現(xiàn)有的雙軸 型回歸反射型光電傳感器中的問(wèn)題。其涉及到控制偏振時(shí)所采用的偏振濾光片的固定。偏振濾光片雖用于阻擋從檢測(cè)物體向受光部的鏡面反射光，但該偏振濾光片在投光部和受光 部的偏振方向必須相互垂直。若偏振方向的角度發(fā)生偏差，則鏡面反射光被漏掉，從而有時(shí) 會(huì)發(fā)生以下問(wèn)題，即，針對(duì)具有光澤面的檢測(cè)物體會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作(參照?qǐng)D16A、圖16B)。對(duì) 于這種問(wèn)題，若應(yīng)用這次發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的傳感器側(cè)，則能夠解決問(wèn)題。與本發(fā)明的傳感器 側(cè)同樣，在投光部和受光部的前面配置組合了偏振濾光片和1/4波片的器件，從而能夠阻 擋來(lái)自檢測(cè)物體的鏡面反射光，因此能夠回避偏振濾光片的角度偏差問(wèn)題。同時(shí)能夠使部 件的數(shù)目減少，而且也能夠使組裝的工時(shí)減少(參照?qǐng)D15B)。 另外，如圖15C所示，也可以對(duì)傳感器主體進(jìn)行變形。圖15C所示的傳感器主體 70A在圖15B所示的傳感器主體70的結(jié)構(gòu)中包括只覆蓋受光部的偏振濾光片79A而取代偏 振濾光片79，并且包括發(fā)射直線偏振光的激光二極管LD而取代投光元件71。由于其他部 分與圖15B所示的結(jié)構(gòu)相同，因此不再重復(fù)說(shuō)明。 圖15C所示的傳感器主體70A需要使激光二極管LD的偏振方向和1/4波片80的
方向一致，但無(wú)需使傳感器主體和回歸反射部之間的設(shè)置方向嚴(yán)密地對(duì)齊。[第三實(shí)施方式] 在第一實(shí)施方式中，說(shuō)明了將本發(fā)明應(yīng)用到同軸型傳感器的例子，而在第二實(shí)施 方式中，說(shuō)明了將本發(fā)明應(yīng)用到雙軸型傳感器的例子。本發(fā)明還能夠很好地應(yīng)用于光纖型 光電傳感器中。此外，關(guān)于概念，由于與在圖10以及圖12中所說(shuō)明的概念相通，因此不再 重復(fù)說(shuō)明。另外，關(guān)于回歸反射部，由于其與第一實(shí)施方式相通，所以不再重復(fù)說(shuō)明。
圖17是示出了第三實(shí)施方式的光纖型光電傳感器主體的結(jié)構(gòu)的立體圖。
參照?qǐng)D17，傳感器主體150包括放大部151、頭部152、用于連接放大部151和頭部 152的光纖162、163。光電傳感器主體150分成放大部151和頭部152。即，"傳感器主體" 不必采用始終為一體的實(shí)施方式，也可以具有物理學(xué)上分離的兩個(gè)以上的部分。雖未詳細(xì) 圖示，但投光元件以及受光元件配置在放大部151中。另外，相位差板以及偏振濾光片配置 在與放大部151分離的頭部152中。 圖17示出了在打開(kāi)光電傳感器主體的上部蓋172的狀態(tài)下的外觀立體圖。在以 塑料制成的框體171的前部插入有投光用光纖162和受光用光纖163，并且，通過(guò)夾緊桿 (Clamp Lever) 173的操作，對(duì)投光用光纖162和受光用光纖163進(jìn)行防脫落固定。從框體 171的后部引出有電線164。電線164包括地線用芯線、正電源用芯線、檢測(cè)輸出用芯線、以 及診斷輸出用芯線。 在框體171的上部，以可開(kāi)閉的方式安裝有透明的上部蓋172。在打開(kāi)上部蓋172 的狀態(tài)下露出的框體171的上表面上，設(shè)置有顯示器175、176、操作按鈕177、178、179、滑動(dòng) 操作件180、以及滑動(dòng)操作件181。 圖18是用于說(shuō)明圖17中的頭部152的第一結(jié)構(gòu)例的概略圖。在圖18中，在頭部 152A連接有投光用光纖162和受光用光纖163這兩根光纜。 頭部152A包括投光透鏡76、受光透鏡77、以及圓偏振片78。圓偏振片78包括1/4 波片80和偏振濾光片79。 1/4波片80和偏振濾光片79均都以覆蓋頭部152A的投光窗以 及受光窗的方式配置。此外，該頭部152A的結(jié)構(gòu)是與圖15B所示的雙軸型光電傳感器對(duì)應(yīng) 的結(jié)構(gòu)。 從投光用光纖162通過(guò)偏振濾光片79以及1/4波片80而投射到回歸反射部30的光是圓偏振光。 回歸反射部30包括圓偏振片34和全反射反射板32。圓偏振片34包括偏振濾光 片36和1/4波片38。當(dāng)回歸反射部30反射圓偏振光時(shí)，該圓偏振光轉(zhuǎn)換為反向圓偏振光 而朝向頭部152A。在頭部152A中通過(guò)圓偏振片78，從而使反向圓偏振光轉(zhuǎn)換為垂直偏振 光而入射到受光用光纖163。 圖19是用于說(shuō)明圖17中的頭部152的第二結(jié)構(gòu)例的概略圖。在圖19中，在頭部 152B連接有光纖160，該光纖160是投光用光纖162和受光用光纖163的兩根光纜成為一 體的光纖。 頭部152B包括透鏡6和圓偏振片24。圓偏振片24包括1/4波片28和偏振濾光 片26。此外，該頭部152B的結(jié)構(gòu)是與圖3所示的光電傳感器主體對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
圖20是沿著圖19中的XX-XX線的光纖160的剖視圖。 參照?qǐng)D19、圖20，在光纖160的中心配置有投光用光纖162，并在投光用光纖162 的周邊配置有多個(gè)受光用光纖163。在接近放大部151的端部，受光用光纖163與投光用光 纖162分離而插入到受光元件側(cè)的接口中。投光用光纖162插入到投光元件側(cè)的接口中。
從投光用光纖162通過(guò)偏振濾光片26以及1/4波片28而投射到回歸反射部30 的光是圓偏振光。 回歸反射部30包括圓偏振片34和全反射反射板32。圓偏振片34包括偏振濾光 片36和1/4波片38。當(dāng)回歸反射部30反射圓偏振光時(shí)，該圓偏振光轉(zhuǎn)換為反向圓偏振光 朝向頭部152B。在頭部152B中通過(guò)圓偏振片24，從而使反向圓偏振光轉(zhuǎn)換為垂直偏振光 并入射到受光用光纖163。 在如上所說(shuō)明的第三實(shí)施方式所示的情況中，也與第一、二實(shí)施方式同樣，因反射 板之外的器件所發(fā)生的反射光等多余的噪聲成分被阻擋，故受光元件的受光量會(huì)穩(wěn)定地降 低，因此通過(guò)受光部進(jìn)行檢測(cè)變得容易。 此外，在圖18、圖19所示的結(jié)構(gòu)中，即使在從傳感器主體以及反射板中拿掉了 1/4
波片的情況下，如在圖12、圖13中所說(shuō)明那樣，也能夠發(fā)揮一定的效果。 這次所公開(kāi)的實(shí)施方式，在所有方面應(yīng)視為示例，而不可視為限定。本發(fā)明的范
圍，并不通過(guò)上述所說(shuō)明的內(nèi)容來(lái)示出，而通過(guò)后述的權(quán)利要求書(shū)來(lái)示出，其中會(huì)包含有與
后述的權(quán)利要求書(shū)均等的意思以及該范圍內(nèi)的所有變更。
1權(quán)利要求
1. 一種回歸反射型光電傳感器的傳感器主體，其特征在于，具有 投光元件；受光元件；相位差板，其將直線偏振光轉(zhuǎn)換為第一圓偏振光，而將第二圓偏振光轉(zhuǎn)換為上述直線 偏振光，該第二圓偏振光與上述第一圓偏振光不同；偏振濾光片，其在從回歸反射板到上述受光元件的受光路徑上，配置于上述受光元件 和上述相位差板之間，而且選擇性地使上述直線偏振光透過(guò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的回歸反射型光電傳感器的傳感器主體，其特征在于， 上述傳感器主體內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，該透光部兼用作投光窗和受光窗， 上述相位差板以及上述偏振濾光片均都以覆蓋上述透光部的方式配置， 上述受光元件以受光方向與上述投光元件的投光方向交叉的方式配置， 上述傳感器主體還具有半透半反鏡，該半透半反鏡使投射光和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。
3. 如權(quán)利要求1所述的回歸反射型光電傳感器的傳感器主體，其特征在于， 上述傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中，上述相位差板以及上述偏振濾光片均都以覆蓋上述投光窗以及上述受光窗的方式配置。
4. 如權(quán)利要求1所述的回歸反射型光電傳感器的傳感器主體，其特征在于， 上述傳感器主體內(nèi)置于并排設(shè)置有投光窗以及受光窗的外殼中， 上述相位差板以覆蓋上述投光窗以及上述受光窗的方式配置， 上述偏振濾光片以覆蓋上述受光窗的方式配置， 上述投光元件為發(fā)射上述直線偏振光的激光發(fā)光元件。
5. 如權(quán)利要求1所述的回歸反射型光電傳感器的傳感器主體，其特征在于， 上述投光元件以及上述受光元件配置在放大部，上述相位差板以及上述偏振濾光片配置在與上述放大部分離的頭部， 上述傳感器主體還具有光纖，該光纖連接上述放大部和上述頭部。
6. —種回歸反射型光電傳感器的回歸反射部，用于回歸反射型光電傳感器，其特征在 于，具有反射板，其使光回歸反射；相位差板，其將第一圓偏振光轉(zhuǎn)換為直線偏振光，而將上述直線偏振光轉(zhuǎn)換為第二圓 偏振光；偏振濾光片，其在從傳感器主體一側(cè)到上述反射板的光路上，配置于上述相位差板和 上述反射板之間，而且選擇性地使上述直線偏振光透過(guò)。
7. —種回歸反射型光電傳感器，其特征在于，具有傳感器主體，其形成投光系統(tǒng)和受光系統(tǒng)，其中，該投光系統(tǒng)投射第一直線偏振光，該 受光系統(tǒng)在包括第二直線偏振光和上述第一直線偏振光的光入射的情況下，選擇性地接收 上述第一直線偏振光，該第二直線偏振光與上述第一直線偏振光不同；回歸反射部，其將所入射的光轉(zhuǎn)換為只包含上述第一直線偏振光的反射光并進(jìn)行反射。
8. 如權(quán)利要求7所述的回歸反射型光電傳感器，其特征在于，上述傳感器主體具有 投光元件；受光元件；第一偏振濾光片，其配置在從上述回歸反射部到上述受光元件的受光路徑上，而且選 擇性地使上述第一直線偏振光透過(guò)。
9. 如權(quán)利要求8所述的回歸反射型光電傳感器，其特征在于， 上述傳感器主體內(nèi)置于設(shè)有透光部的外殼中，該透光部是兼用作投光窗的受光窗， 上述第一偏振濾光片以覆蓋上述透光部的方式配置， 上述受光元件以受光方向與上述投光元件的投光方向交叉的方式配置， 上述傳感器主體還具有半透半反鏡，該半透半反鏡使投射光和接受光中的任一方透過(guò)，而反射另一方。
10. 如權(quán)利要求8所述的回歸反射型光電傳感器，其特征在于， 上述投光元件以及上述受光元件配置在放大部， 上述第一偏振濾光片配置在與上述放大部分離的頭部， 上述傳感器主體還具有光纖，該光纖連接上述放大部和上述頭部。
11. 如權(quán)利要求8所述的回歸反射型光電傳感器，其特征在于，上述歸反射部具有 反射板，其使光回歸反射；第二偏振濾光片，其相對(duì)上述反射板而配置在光的入射面一側(cè)，而且選擇性地使上述 第一直線偏振光透過(guò)。
全文摘要
文檔編號(hào)G01V8/16GK101697017SQ20091020634
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者奧濃基晴 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社;