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公開番号2024132800
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2023142174
出願日2023-09-01
発明の名称光センサ
出願人オムロン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20240920BHJP(測定;試験)
要約【課題】スポットの中央部と周縁部との光強度の差異を小さくすることができる光センサを提供する。
【解決手段】光センサ1は、ガウシアンビームAを発する光源5と、少なくとも一つの分布変更素子10と、を備えた距離設定形の光センサである。少なくとも一つの分布変更素子10の各々は、光源5から出射したガウシアンビームAをガウシアン型以外の光強度分布のビームBに変更するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガウシアンビームを発する光源と、少なくとも一つの分布変更素子と、を備えた距離設定形の光センサであって、
前記少なくとも一つの分布変更素子の各々は、前記光源から出射したガウシアンビームをガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更するように構成されている、
光センサ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記少なくとも一つの分布変更素子は、第１の分布変更素子及び第２の分布変更素子を含む複数の分布変更素子であり、
前記第１の分布変更素子と前記第２の分布変更素子とを切り換えてガウシアン型以外の光強度分布のビームのスポットの形状を切り換え可能に構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記少なくとも一つの分布変更素子の各々は、前記光源から出射したガウシアンビームをトップハット型の光強度分布のビームに変更するように構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項４】
前記少なくとも一つの分布変更素子の各々は、前記光源から出射したガウシアンビームをスポットの中央部よりも周縁部の方が強い光強度分布のビームに変更するように構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項５】
前記光源から出射したガウシアンビームをコリメートして前記少なくとも一つの分布変更素子に入射させるコリメータを更に備えた、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項６】
前記光センサは、一定の周期で投光したビームがワークに反射して返ってくるまでの時間に基づいて距離を測定するＴＯＦセンサである、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項７】
前記分布変更素子は、複数の球面レンズ又は複数のシリンドリカルレンズを含むマイクロレンズアレイであり、前記光源から出射して前記複数の球面レンズの各々又は前記複数のシリンドリカルレンズの各々を通過したガウシアンビームを互いに重ねてガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更するように構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項８】
前記分布変更素子は、回折光学素子であり、前記光源から出射したガウシアンビームを拡散させてガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更するように構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項９】
前記分布変更素子は、少なくとも一つの凹レンズ及び少なくとも一つの凸レンズを含む多段レンズであり、前記光源から出射したガウシアンビームを前記少なくとも一つの凹レンズにより発散させかつ前記少なくとも一つの凸レンズにより収束させてガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更するように構成されている、
請求項１に記載の光センサ。
【請求項１０】
前記凸レンズのうちの一部又は全部が液体レンズで構成されている、
請求項９に記載の光センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
光の反射を利用してワークの欠品等を検出する光センサがある。ワークに凹部や貫通孔があると、光の反射率が局所的に変化する。例えば、ワークがパレットの上に並べられたボトルである場合、隣り合うボトルとボトルとの隙間に深い谷間が生じる。レーザを当てるスポットのサイズをワークの凹部よりも大きく広げると、そのようなワークであっても安定して検出できるようになる。特許文献１には、レーザダイオードと投光コリメータとの間に光路長を変更する平板を配置してスポットのサイズを変更することができる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－７８９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザダイオード等の光源から照射される光は、スポットの中央部が明るく周縁部が暗いガウシアン型の光強度分布になっている。特許文献１に記載の技術のように、スポットを単純に広げただけでは、ガウシアンビームが維持される。スポットのサイズを広げると全体的に暗くなるため、中央部よりも暗い周縁部では、スポットのサイズを広げた場合に、ワークの検出に必要とされる光強度を得られないことがある。光強度が不足すると、ワークの有無を正確に検出できないおそれがある。
【０００５】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、スポットの中央部と周縁部との光強度の差異を小さくすることができる光センサを提供することを目的とする。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術のように、回転盤である変換素子ホルダに複数の平板を円周状に並べると、ビームの光軸と変換素子ホルダの回転軸とが平行になる。変換素子ホルダを回転させるトリマ操作部が本体ケースの背面に配置されるため、操作しながらでは光軸を目視で確認しにくい。また、光源である発光素子は、本体ケースの背面と変換素子ホルダとの間のスペースに配置される。変換素子ホルダが回転盤であると、本体ケースの背面から変換素子ホルダまで延びるトリマ操作部のシャフトは、発光素子が占めるスペースによって長くなる。シャフトが長くなるほど、変換素子ホルダの駆動に必要なトルクに耐えるためにシャフトが太くなる。光センサの小型化が困難である。
【０００７】
また、特開２００１－２６４４５３号公報に記載の技術のように、光源に対して投光レンズを近づけたり遠ざけたりしてスポットの形状を変更することもできる。しかしながら、特開２００１－２６４４５３号公報に記載の技術では、スポットの可変範囲が光軸方向における投光レンズの変位量に依存する。特許文献１に記載の技術と同程度に可変範囲を大きくしようとすると投光レンズを変位させる機構の占有スペースが大きくなるため、特許文献１に記載の技術以上に光センサの小型化が困難である。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、コンパクトで操作性に優れた光センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係る光センサは、ガウシアンビームを発する光源と、少なくとも一つの分布変更素子と、を備えた距離設定形の光センサであって、少なくとも一つの分布変更素子の各々は、光源から出射したガウシアンビームをガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更するように構成されている。
【００１０】
この態様によれば、スポットの中央部が明るく周縁部が暗いガウシアン型の光強度分布のビーム（ガウシアンビーム）からガウシアン型以外の光強度分布のビームに変更することができるため、スポットの中央部と周縁部との光強度の差異を小さくすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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