特開 2023-101172 通過検知センサ及び通過検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023101172

(43)【公開日】2023-07-20

(54)【発明の名称】通過検知センサ及び通過検知方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 35/00 20060101AFI20230712BHJP

   G01V 8/14 20060101ALI20230712BHJP

【ＦＩ】

H01H35/00 V

G01V8/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022001611

(22)【出願日】2022-01-07

(71)【出願人】

【識別番号】000143031

【氏名又は名称】コーデンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友治

(72)【発明者】

【氏名】岸本 隆

(72)【発明者】

【氏名】楠原 秀昭

(72)【発明者】

【氏名】板倉 雄大

【テーマコード（参考）】

2G105

5G055

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB16

2G105BB17

2G105CC03

2G105DD02

2G105EE01

2G105FF06

2G105HH04

5G055AA01

5G055AB03

5G055AC01

5G055AD08

5G055AD20

5G055AD29

5G055EG08

(57)【要約】

【課題】複雑な信号処理を要せず、材料コストを低減しながら、空間における未検知領域を低減する。
【解決手段】所定の空間を通過する物体を検知する通過検知センサであって、前記物体の通過方向から視て、前記空間に対向して設けられた一対のミラーと、前記一対のミラーの一方から他方に向かう方向に沿って前記空間に設けられた第３のミラーと、前記一対のミラー間で反射させながら前記第３のミラーに向わせるように前記空間に向けて光を出射する光源と、前記第３のミラーで折り返して前記一対のミラー間で反射しながら戻ってきた前記光源からの光をセンシングする受光素子とを備える通過検知センサである。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の空間を通過する物体を検知する通過検知センサであって、
前記物体の通過方向から視て、
前記空間に対向して設けられた一対のミラーと、
前記一対のミラーの一方から他方に向かう方向に沿って前記空間に設けられた第３のミラーと、
前記一対のミラー間で反射させながら前記第３のミラーに向わせるように前記空間に向けて光を出射する光源と、
前記第３のミラーで折り返して前記一対のミラー間で反射しながら戻ってきた前記光源からの光をセンシングする受光素子とを備える通過検知センサ。

【請求項2】

前記一対のミラーの反射面が互いに平行であり、かつ前記第３のミラーの反射面が前記一対のミラーの反射面に対して垂直になっている請求項１に記載の通過検知センサ。

【請求項3】

前記光源から出射されて前記第３のミラーに向かう光の主光線の光路と、前記第３のミラーで反射されて前記受光素子に向かう光の主光線の光路が、前記一対のミラーのそれぞれの反射面から等距離にある平面上で交わるように構成された請求項２に記載の通過検知センサ。

【請求項4】

前記空間が前記一対のミラーの反射面と前記第３のミラーの反射面に三辺を囲まれた矩形状をなしている請求項２又は３に記載の通過検知センサ。

【請求項5】

前記光源が、前記一対のミラーの一方側から他方側に向けて光を入射させるように配置され、
前記受光素子が、前記一対のミラーの他方側から一方側に向かってきた光を受光するように配置されている請求項１～４のいずれか一項に記載の通過検知センサ。

【請求項6】

前記第３のミラーが、前記通過方向から視て、前記一対のミラーの反射面に沿って進退可能に構成されている請求項１～５のいずれか一項に記載の通過検知センサ。

【請求項7】

前記光源がレーザ光を出射するように構成された請求項１～６のいずれか一項に記載の通過検知センサ。

【請求項8】

前記物体が錠剤である請求項１～７のいずれか一項に記載の通過検知センサ。

【請求項9】

所定の空間を通過する物体を検知する通過検知方法であって、
前記物体の通過方向から視て、
前記空間に対向するように一対のミラーを配置し、
前記一対のミラーの一方から他方に向かう方向に沿って前記空間に第３のミラーを配置し、
前記一対のミラー間で反射させながら前記第３のミラーに向わせるように前記空間に向けて光源から光を出射し、
前記第３のミラーで折り返して前記一対のミラー間で反射しながら戻ってきた前記光源からの光を受光素子でセンシングする通過検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体の通過を検知する通過検知センサ及び通過検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば複数の錠剤を分包する錠剤分包機には、設定した個数の錠剤が誤りなく分包されるように、払い出されて落下してきた錠剤の通過を検知する通過検知センサが備わっている。このような通過検知センサとしては、錠剤が通過する空間を挟んで複数対の光源と受光素子を対向して設け、空間を錠剤が通過することによって生じる受光素子の受光量の変化をセンシングして物体の通過を検知するものが従来知られている（特許文献１の図８）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】登実３２０３７９３号公報

【特許文献2】特開２００６－１７０７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら上記した複数対の光源と受光素子を設ける従来の通過検知センサでは、受光素子毎に出力の調整が必要であり、また外部回路での複雑な信号処理が必要となってしまう。また素子数が多いため製造コストが高くなってしまうという問題もある。

【0005】

特許文献２には、光源と受光素子を一対だけ備えており、空間に対向する一対のミラーを設け、光源から出射した光をミラー間で複数回反射させながら反射面に沿って進めて受光素子でセンシングするようにしたものが記載されている。しかしながらこの方式の通過検知センサでは、反射する光線間の隙間に未検知領域が生じるため、錠剤等の小さい物体の通過を精度よく検知することが難しいという問題がある。ミラーに対する光源からの光の入射角を小さくすることで光線間の隙間を狭めることが考えられるが、入射角を小さくしすぎると光源に戻ってしまうため限界がある。

【0006】

本発明はこのような問題を一挙に解決すべくなされたものであり、複雑な信号処理を要せず、材料コストを低減しながら、空間における未検知領域を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち本発明に係る通過検知センサは、所定の空間を通過する物体を検知するものであって、前記物体の通過方向から視て、前記空間に対向して設けられた一対のミラーと、前記一対のミラーの一方から他方に向かう方向に沿って前記空間に設けられた第３のミラーと、前記一対のミラー間で反射させながら前記第３のミラーに向わせるように前記空間に向けて光を出射する光源と、前記第３のミラーで折り返して前記一対のミラー間で反射しながら戻ってきた前記光源からの光をセンシングする受光素子とを備えることを特徴とする。

【0008】

このような構成であれば、光源から出射された光を一対のミラー間で反射させながら第３のミラーへ向かわせ、この第３のミラーで反射して折り返させ、再び一対のミラー間で反射させながら戻ってくるようにしているので、光源から第３のミラーに向かう往路光と第３のミラーから受光素子に向かう復路光を空間内に張り巡らせることができ、光線間の隙間を狭めて未検知領域を小さくすることができる。しかも光源と受光素子とを複数対備える必要がないので、外部回路での複雑な信号処理を必要せず、また素子数も少なく製造コストをおさえることができる。

【0009】

前記通過検知センサは、前記一対のミラーの反射面が互いに平行であり、かつ前記第３のミラーの反射面が前記一対のミラーの反射面に対して垂直になっていることが好ましい。
このようにすれば、一対のミラーの反射面が互いに平行であるので、ミラー間で複数回反射する往路光及び復路光の反射角をそれぞれ等しくできる。さらに第３のミラーの反射面を一対のミラーの反射面に対して垂直にしているので、一対のミラーに対する往路光と復路光のそれぞれの反射角を互いに等しくすることができる。これにより、空間内に張り巡らせた往路光と復路光の間隔を等しくでき、光線間の隙間のムラを抑えて未検知領域をより一層小さくできる。

【0010】

また前記通過検知センサは、前記光源から出射されて前記第３のミラーに向かう光の主光線の光路と、前記第３のミラーで反射されて前記受光素子に向かう光の主光線の光路が、前記一対のミラーのそれぞれの反射面から等距離にある平面上で交わるように構成されているのが好ましい。
このようにすれば、往路光と復路光とが重複する領域を少なくできるので、未検知領域をより一層小さくすることができる。

【0011】

また前記通過検知センサの具体的態様としては、前記空間が前記一対のミラーの反射面と前記第３のミラーの反射面に三辺を囲まれた矩形状をなしているのが好ましい。

【0012】

また前記通過検知センサは、前記光源が、前記一対のミラーの一方側から他方側に向けて光を入射させるように配置され、前記受光素子が、前記一対のミラーの他方側から一方側に向かってきた光を受光するように配置されているのが好ましい。
このようにすれば、光源と受光素子を空間を挟んで設けるようにすることで、光源と受光素子を空間に対して同じ側に設ける場合に比べて、検知可能な空間面積を広げることができる。

【0013】

また前記通過検知センサは、前記第３のミラーが、前記通過方向から視て、前記一対のミラーの反射面に沿って進退可能に構成されているのが好ましい。
このようにすれば、通過検知センサの用途に応じて空間の面積を調整することが可能となり、ユーザ利便性を向上できる。

【0014】

また本発明の効果を顕著に奏する態様としては、前記光源がレーザ光を出射するように構成されているものが挙げられる。また本発明の効果を顕著に奏する態様としては、前記物体が錠剤であるものが挙げられる。

【0015】

また本発明の通過検知方法は、所定の空間を通過する物体を検知する通過検知方法であって、前記物体の通過方向から視て、前記空間に対向するように一対のミラーを配置し、前記一対のミラーの一方から他方に向かう方向に沿って前記空間に第３のミラーを配置し、前記一対のミラー間で反射させながら前記第３のミラーに向わせるように前記空間に向けて光源から光を出射し、前記第３のミラーで折り返して前記一対のミラー間で反射しながら戻ってきた前記光源からの光を受光素子でセンシングすることを特徴とする。
このような通過検知方法であれば、前記した本発明の通過検知センサと同様の作用効果を奏し得る。

【発明の効果】

【0016】

このようにした本発明によれば、複雑な信号処理を要せず、材料コストを低減しながら、空間における未検知領域を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態の通過検知センサの構成を模式的に示す斜視図。

【図2】同実施形態の通過検知センサの構成を模式的に示す平面図。

【図3】他の実施形態の通過検知センサの構成を模式的に示す平面図。

【図4】他の実施形態の通過検知センサの構成を模式的に示す平面図。

【図5】他の実施形態の通過検知センサの構成を模式的に示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明の一実施形態に係る通過検知センサ１００について図面を参照して説明する。

【0019】

本実施形態に係る通過検知センサ１００は、例えば錠剤分包機等の内部に設けられ、落下してきた錠剤の通過を検知するものである。具体的にこの通過検知センサ１００は、図１に示すように、錠剤が通過する空間Ｐ（以下、通過空間ともいう）を形成する物体通過部１と、通過空間Ｐに向けて光を出射する光源２と、前記通過空間Ｐを通った光源２の出射光をセンシングする受光素子３と、信号処理部４とを備える。落下してきた錠剤が通過空間Ｐを通過すると受光素子３の受光量が変化し、これにより錠剤が通過したことを検知することができる。

【0020】

以下、通過検知センサ１００を構成する各部について説明する。なお以下の説明においては、錠剤が通過する方向（ここでは鉛直方向）を通過方向という。通過方向に垂直な方向であって互いに直交する２方向をそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向とする。また以下では、特に指定がない限り、通過方向から視たものとして各部の構成を説明する。

【0021】

物体通過部１は、通過方向に沿って上下に開口する枠体１０からなるものであり、その内側周面１１により物体Ｏの通過空間Ｐを形成するものである。図２に示すように、平面視においてこの内周側面は、ｘ軸方向に平行な対向する一対の内側面１１ａ、ｂと、ｙ軸方向に平行な対向する一対の内側面１１ｃ、ｄからなる。４つの内側面１１ａ～１１ｄはいずれも平面であり、これら４つの内側面１１ａ～１１ｄによって通過空間Ｐが形成されている。すなわち通過空間Ｐは、内周側面によって囲まれた矩形状の領域である。

【0022】

物体通過部１には、光源２からの出射光を通過空間Ｐに導入する光導入孔１０ａと、通過空間Ｐを通った光を受光素子３に導出する光導出孔１０ｂが設けられている。この光導入孔１０ａと光導出孔１０ｂは、枠体１０の側壁を貫通するように設けられており、ここではｘ軸方向に平行な対向する一対の内側面１１ａ、ｂにそれぞれ開口するように設けられている。

【0023】

光源２は、所定のビーム径のレーザ光を出射するように構成されたものであり、出射したレーザ光の主光線の光路が通過方向に直交する平面（ｘｙ平面）と平行になるように設けられている。光源２は枠体１０の外側であって、光導入孔１０ａに対向する位置に設けられており、光導入孔１０ａを介してレーザ光を通過空間Ｐに入射させる。具体的にこの光源２は、半導体レーザである発光素子２１と、発光素子２１から出射されたレーザ光を集光して平行光（コリメート光）に近づけるコリメートレンズ２２とを備えている。発光素子２１は、例えば垂直発振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等であるが、これに限らない。

【0024】

受光素子３は光電効果を利用するものであり、具体的にはフォトトランジスタである。受光素子３その受光面で受光した光量に比例した信号を出力するように構成されている。受光素子３は、通過方向において光源２と同じ位置に設けられており、かつその受光面がｘｙ平面に直交するように設けられている。受光素子３は、枠体１０の外側であって光導出孔１０ｂに対向する位置に設けられており、光導入孔１０ａを介して通過空間Ｐから導出される光源２からの光を受光できるように構成されている。なお受光素子３は、フォトトランジスタに限らずフォトダイオードであってもよい。また受光素子３の受光面の前方には、光を効率よく受光面に導くための受光レンズが設けられてもよい。

【0025】

信号処理部４は、ＣＰＵ、メモリ及び入出力インターフェース等を備えた汎用又は専用のコンピュータであり、メモリの所定領域に格納された所定プログラムに従ってＣＰＵや周辺機器を協働させることによりその機能が実現されるものである。当該信号処理部４は、光源２の点灯態様を制御する点灯制御部と、受光素子３から出力される光強度信号を取得し、当該信号に基づき物体Ｏの通過を検知する通過検知部としての機能を少なくとも発揮する。

【0026】

しかして本実施形態の通過検知センサ１００は、図２に示すように、通過空間Ｐに対向して設けられた一対のミラー５１、５２と、当該一対のミラー５１、５２の一方から他方に向かう方向に沿って通過空間Ｐに設けられた第３のミラー５３とを備えている。

【0027】

具体的にこの一対のミラー５１、５２は、枠体１０のｘ軸方向に沿った対向する一対の内側面にそれぞれ設けられている。この一対のミラー５１、５２は、通過空間Ｐを挟んで対向する平坦な反射面ｓ１、ｓ２を備えている。一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２は互いに平行であり、かつｘ軸方向に沿って平行となるように形成されている。

【0028】

第３のミラー５３は、枠体１０のｙ軸方向に沿った内側面に設けられている。第３のミラー５３は通過空間Ｐを向く平坦な反射面ｓ３を備えており、この反射面ｓ３は、一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２に対して垂直になるように（すなわちｙ軸方向に沿って平行になるように）形成されている。この第３のミラー５３の反射面ｓ３は、ｘ軸方向において一対のミラー５１、５２の一方の端部５１ａ、５２ａ近傍に位置するように形成されており、ｙ軸方向において一対のミラー５１、５２の一方から他方に亘って形成されている。

【0029】

通過空間Ｐは、形成された一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２と、第３のミラー５３の反射面ｓ３に三辺を囲まれた矩形状の領域となっている。

【0030】

そして、この通過検知センサ１００では、光源２は、一対のミラー５１、５２間で反射させながら第３のミラー５３に向わせるように通過空間Ｐに向けて光を出射し、受光素子３は、第３のミラー５３で折り返して一対のミラー５１、５２間で反射しながら戻ってきた光源２からの光を受光素子３でセンシング（受光）するように構成されている。

【0031】

具体的に光源２と受光素子３は、ｘ軸方向において一対のミラー５１、５２の他方の端部５１ｂ、５２ｂ近傍（すなわち、第３のミラー５３とは反対側）に設けられている。光源２と受光素子３は、通過空間Ｐを挟んで対向する位置に設けられている。光源２は、一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２に対して斜めに光を出射するように配置されており、一対のミラー５１、５２の一方側から他方側に向けて光を出射するように配置されている。また受光素子３は、その受光面が一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２に対して斜めになるように配置されており、一対のミラー５１、５２の他方側から一方側に向かってきた光を受光するように配置されている。

【0032】

またこの通過検知センサ１００では、光源２から出射されて第３のミラー５３に向かう光（往路光Ｌ１）の主光線の光路と、第３のミラー５３で反射されて受光素子３に向かう光（復路光Ｌ２）の主光線の光路が、一対のミラー５１、５２のそれぞれの反射面ｓ１、ｓ２から等距離にある仮想的な平面Ｃ（等距離面）上で交わるように、光源２の出射角度、光源２の位置又は第３のミラー５３の反射面ｓ３の位置が設定されている。具体的には光源２からの往路光Ｌ１の主光線が、第３のミラー５３の反射面ｓ３上のｙ軸方向に沿った中央位置５３ｃ（すなわち、前記した等距離面Ｃとの交点）で反射するように構成されている。

【0033】

このようにすることで、一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２に対する往路光Ｌ１と復路光Ｌ２のそれぞれの入射角は等しくなっている。また往路光Ｌ１と復路光Ｌ２は、一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２上で一定の距離間隔で交互に反射し、それぞれ同じ回数ずつ反射するように構成されている。

【0034】

またこの実施形態では、錠剤の検知を低減できるように、一対のミラー５１、５２の反射面５１ｓ、５２ｓ上での隣り合う往路光Ｌ１と復路光Ｌ２の反射点の間隔が錠剤の最大長さよりも小さくなるように、光源２から出射される光の角度が設定されている。

【0035】

このように構成された本実施形態の通過検知センサ１００によれば、光源２から出射された光を一対のミラー５１、５２間で反射させながら第３のミラー５３へ向かわせ、この第３のミラー５３で反射して折り返させ、再び一対のミラー５１、５２間で反射させながら戻ってくるようにしているので、光源２から第３のミラー５３に向かう往路光Ｌ１と第３のミラー５３から受光素子３に向かう復路光Ｌ２を通過空間Ｐ内に張り巡らせることができ、光線間の隙間を狭めて未検知領域を小さくすることができる。しかも光源２と受光素子３とを複数対備える必要がないので、外部回路での複雑な信号処理を必要せず、また素子数も少なく製造コストをおさえることができる。

【0036】

さらに、一対のミラー５１、５２の反射面５１ｓ、５２ｓが互いに平行であるので、ミラー間で複数回反射する往路光Ｌ１及び復路光Ｌ２の反射角をそれぞれ等しくできる。さらに第３のミラー５３の反射面ｓ３を一対のミラー５１、５２の反射面５１ｓ、５２ｓに対して垂直にしているので、一対のミラー５１、５２に対する往路光Ｌ１と復路光Ｌ２のそれぞれの反射角を互いに等しくすることができる。これにより、通過空間Ｐ内に張り巡らせた往路光Ｌ１と復路光Ｌ２の間隔を等しくでき、光線間の隙間のムラを抑えて未検知領域をより一層小さくできる。さらに、往路光Ｌ１と復路光Ｌ２とが一対のミラー５１、５２の反射面５１ｓ、５２ｓから等距離位置で交差するようにしているので、往路光Ｌ１と復路光Ｌ２とが重複する領域を少なくできるので、通過空間Ｐにおける未検知領域をより一層小さくすることができる。

【0037】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0038】

例えば前記実施形態の通過検知センサ１００は錠剤の通過を検知するものであったが、これに限らない。錠剤以外の他の物体Ｏを検知するものであってもよい。

【0039】

また他の実施形態の通過検知センサ１００は、図３に示すように、第３のミラー５３が、一対のミラー５１、５２の反射面５１ｓ、５２ｓに沿って手動又は自動で進退可能に構成されていてもよい。このようにすれば、通過検知センサ１００の用途に応じてｘ軸方向の位置及び通過空間Ｐの面積を調整することが可能となり、ユーザ利便性を向上できる。

【0040】

また前記実施形態の通過検知センサ１００では、物体通過部１の枠体１０と一対のミラー５１、５２及び第３のミラー５３とが別々に設けられていたが、これに限らない。他の実施形態の通過検知センサ１００は、図４に示すように、枠体１０のｘ軸方向に平行な一対の側壁が一対のミラー５１、５２として機能し、ｙ軸方向に平行な１つの側壁が第３のミラー５３として機能するようにしてもよい。この場合、枠体１０の内側周面１１の一部又は全部が鏡面加工され、反射面として機能するようにすればよい。

【0041】

また前記実施形態では、光源２と受光素子３は、通過空間Ｐを挟むようにして設けられていたがこれに限らない。他の実施形態では、図５に示すように、光源２と受光素子３は通過空間Ｐに対して同じ側に設けられてもよい。この場合、光導入孔１０ａと光導出孔１０ｂを共通の貫通孔により構成してもよい。

【0042】

また前記実施形態では一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２は互いに平行となっていたが、他の実施形態ではこれらの反射面ｓ１、ｓ２は互いに平行となっていなくてもよい。また、他の実施形態では、第３のミラー５３の反射面ｓ３は、一対のミラー５１、５２の反射面ｓ１、ｓ２は直交するように形成されていなくてもよい。

【0043】

また前記実施形態の光源２は、半導体レーザを発光素子２１として用いてレーザ光を出射するように構成されていたが、これに限らない。他の実施形態の光源２は、発光素子２１としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて構成してもよい。

【0044】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0045】

１００・・・通過検知センサ
１ ・・・物体通過部
２ ・・・光源
３ ・・・受光素子
５１、５２ ・・・一対のミラー
５３ ・・・第３のミラー
Ｐ ・・・通過空間
Ｏ ・・・物体（錠剤）
Ｌ１ ・・・往路光
Ｌ２ ・・・復路光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】