CN101000236A - 反射型光学传感器以及测量面的表面粗糙度检测方法 - Google Patents

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CN101000236A CNA2007100013995A CN200710001399A CN101000236A CN 101000236 A CN101000236 A CN 101000236A CN A2007100013995 A CNA2007100013995 A CN A2007100013995A CN 200710001399 A CN200710001399 A CN 200710001399A CN 101000236 A CN101000236 A CN 101000236A
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Abstract

本发明提供反射型光学传感器以及测量面的表面粗糙度检测方法。该表面粗糙度测量用传感器的检测精度高且制造成本低廉。反射型光学传感器具有发出单一波长的光的发光器件(2)和对发光器件(2)发出的光具有受光灵敏度的两个受光器件(3f、3n)，受光器件(3f、3n)配置成各自的光轴(Xdf、Xdn)成为大致平行，发光器件(2)和受光器件(3f)配置成各自的光轴(Xe)和(Xdf)在从反射型光学传感器(1)离开预定的距离(Fa)的位置(Pxf)交叉，发光器件(2)和受光器件(3n)配置成各自的光轴(Xe)和(Xdn)在从反射型光学传感器(1)离开预定的距离(Ne)的位置(Pxn)交叉。设置反射型光学传感器(1)以使发光器件(2)的光轴(Xe)和受光器件(3f)的光轴(Xdf)交叉的受发光光轴交叉点(Pxf)位于测量点(S)，并且使发光器件(2)的光轴(Xe)和受光器件(3f)的光轴(Xdf)相对于测量点(S)处的法线(SN)成为相同角(θ)。

Description

反射型光学传感器以及测量面的表面粗糙度检测方法
技术领域
本发明涉及通过检测照射到物体表面的光的反射光从而光学性地检测出物体表面的粗糙度的反射型光学传感器以及使用该反射型光学传感器的测量面的表面粗糙度检测方法，具体涉及具有作为判别彩色复印、彩色打印等的印刷纸(普通纸、光泽纸、再生纸、涂层纸、以及OHP薄片(OHP sheet)等)的介质传感器、检测涂抹面等的光泽度的光泽传感器、以及进行在FA领域中使用的各种部件的材质判别的材质判别传感器等的功能的反射型光学传感器以及使用该反射型光学传感器的测量面的表面粗糙度检测方法。
背景技术
以往所公开的该种类的反射型光学传感器中，有如下叙述的那样的反射型光学传感器。例如，如图10所示，使将发光二极管(LED)或激光二极管等发出单一波长的光的发光器件作为发光源的投光器50、和将光电二级管或光敏晶体管等受光器件作为受光源的受光器51对置，以使得相对于物体表面的垂直线的入射角θ和反射角θ相同，在投光器50上设置有偏光板52，在受光器51上设置有偏振光分光器53，设置有补偿受光器54以便接受被偏振光分光器53分离的反射光。
在这样的结构的反射型光学传感器55中，从投光器50射出的单一波长的光，通过偏光板52成为在某特定的方向上具有振动面的偏振的光“偏振光”，照射到物体表面56上，使用偏振光分光器53分离在物体表面56上反射的偏振光，分别使用受光器51和补偿受光器54来进行检测并输出信号。
此时，在被测量物体的物体表面56上反射的偏振光中，具有与从投光器50射出而通过偏光板52的偏振光相同方向的振动面的偏振光，通过偏振光分光器53由受光器51来进行检测，具有不同的振动面的偏振光同样通过偏振光分光器53由补偿受光器54进行检测。
其结果，通过计算基于各自接受的偏振光的受光器51的输出和补偿受光器54的输出之间的比率，从而能够检测出被测量物体的表面粗糙度(例如，参照专利文献1)。
[专利文献1]日本特开平10-281991号公报
上述结构的反射型光学传感器能够实现普通纸、光泽纸、再生纸、涂层纸、以及OHP薄片等印刷纸的印刷介质的判别之外，例如，该反射型光学传感器还具有基于光泽度能够更细致地判别作为一个印刷介质的光泽纸的程度的精度，测量分辨率也高。
但是，上述结构的反射型光学传感器同时具有如下的问题：在结构零件中需要偏振光光学器件(偏光板以及偏振光分光器)，所以制造成本高。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种检测精度高且制造成本低廉的表面粗糙度检测用传感器。
为了解决上述课题，本发明的第一方面的发明的反射型光学传感器的特征在于，受发光部被可自由移动地支持着，所述受发光部配置了发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的受光部，所述发光部和所述受光部各自的光轴在所述发光部的发光方向以及所述受光部的受光方向上以预定的角度交叉。
并且，根据第一方面的发明所述的反射型光学传感器，本发明的第二方面的发明的反射型光学传感器的特征在于，所述反射型光学传感器对在将被测量物体的测量面的位置调整成使所述测量面包含所述光轴的交叉点、且成为与通过该交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面的状态下，从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，和在沿所述二等分线移动所述受发光部使该受发光部接近或远离所述被测量物体的测量面达一定距离的状态下从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
并且，本发明的第三方面的反射型光学传感器的特征在于，该反射型光学传感器具有受发光部和支持部，所述受发光部配置有发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的受光部，所述发光部和所述受光部各自的光轴在所述发光部的发光方向以及所述受光部的受光方向上以预定的角度交叉，所述支持部进行支持以使被测量物体的测量面可在与测量面垂直的方向上自由移动。
并且，根据第三方面的发明所述的反射型光学传感器，本发明的第四方面的反射型光学传感器的特征在于，所述反射型光学传感器对在将被测量物体的测量面的位置调整成使所述测量面包含所述光轴的交叉点、且成为与通过该交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面的状态下，从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，和在沿所述二等分线移动所述被测量物体的测量面使该受发光部接近或远离所述被测量物体的测量面达一定距离的状态下从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
并且，本发明的第五方面的反射型光学传感器的特征在于，该反射型光学传感器具有发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的两个受光部，所述受光部配置成，当假设以预定的相同角度与所述发光部的光轴交叉的两根线，将所述两根线分别设为从所述发光部射出的光的反射光线时，所述受光部检测所述各反射光线。
并且，根据本发明的第五方面的反射型光学传感器，本发明的第六方面的反射型光学传感器的特征在于，在将被测量物体的测量面的位置调整成使得所述测量面包含所述发光部的光轴和所述两根线中的一根线的第一交叉点、且成为与通过该第一交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面，所述发光部的光轴和所述两根线中的另一根线的第二交叉点比所述第一交叉点更位于所述反射型光学传感器侧的状态下，对从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面的所述第一交叉点反射、由所述受光部检测出的光的光量，和从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、通过所述第二交叉点由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
并且，根据本发明的第1～第6方面中的任意1项所述的反射型光学传感器，本发明的第七方面的反射型光学传感器的特征在于，所述发光部包括发光二极管和激光二极管中的任意一方，所述受光部包括光电二极管和光敏晶体管中的任意一方。
并且，本发明的第八方面的测量面的表面粗糙度检测方法的特征在于，该表面粗糙度检测方法包括：从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第一步骤；在第一存储区域存储来自受光器件的输出的第二步骤；改变所述发光器件和测量对象之间的距离的第三步骤；从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第四步骤；在第二存储区域存储来自受光器件的输出的第五步骤；使用分别存储在第一存储区域和第二存储区域中的输出来进行运算的第六步骤；以及输出运算的结果的第七步骤。
本发明的反射型光学传感器构成为在被测量物体的表面照射从发光器件射出的单一波长的光，使用对所述发光器件发出的光具有受光灵敏度的两个受光器件或将两个受光部安装在一个封装件内的受光器件中的任意一方检测在照射面的不同的位置反射的两个正反射光，通过对该检测光量进行运算处理，从而能够检测出被测量物体的表面粗糙度的简单的结构。
其结果，可以利用检测精度高且制造成本低廉的反射型光学传感器来提供表面粗糙度测量用传感器。
附图说明
图1是表示本发明的反射型光学传感器的实施例1的图，(a)是反射型光学传感器的概念图，(b)以及(c)是检测时的概念图。
图2是表示实施例1的检测结果的曲线图。
图3是表示本发明的反射型光学传感器的实施例2的图，(a)是反射型光学传感器的概念图，(b)是检测时的概念图。
图4是表示本发明的反射型光学传感器的实施例3的图，(a)是反射型光学传感器的概念图，(b)是检测时的检测概念图。
图5是本发明的反射型光学传感器的实施例4的检测时的检测概念图。
图6是本发明的反射型光学传感器的实施例5的检测时的概念图。
图7是表示比较例的反射型光学传感器的概略图。
图8是表示在本发明以及比较例的检测中使用的被测量物体的规格的表。
图9是表示本发明和比较例的判别特性的曲线图。
图10是表示现有的反射型光学传感器的概念图。
标号说明
1：反射型光学传感器；2：发光器件；3、3f、3n.受光器件；4：受发光部；5：被测量物体；6：表面；7f、7n：光导；8：分光器。
具体实施方式
向被测量物体的表面照射从发光器件射出的单一波长的光，使用对所述发光器件发出的光具有受光灵敏度的两个受光器件或将两个受光部安装在一个封装件内的受光器件中的任意一方来检测在照射面的不同位置反射的两个正反射光，通过对其检测光量进行运算处理，从而能够检测出被测量物体的表面粗糙度，利用这样的简单的结构实现了提供检测精度高且制造成本低廉的表面粗糙度检测用传感器的目的。
以下，参照图1～9详细说明本发明的优选的实施例(相同部分赋予相同标号)。并且，以下叙述的实施例是本发明的优选的具体例，所以技术上赋予了优选的种种限定，但是对于本发明的范围，在以下的说明中只要没有特别限定本发明的宗旨的记载，本发明就不限定于这些实施例。
(实施例1)
图1是表示本发明的反射型光学传感器的实施例1的概念图。如图1(a)所示，本实施例的反射型光学传感器1具有由发光器件2和受光器件3构成的受发光部4，该发光器件2安装有一个发光二极管(LED)或激光二极管等发出单一波长的光的发光体(裸芯片，bare chip)(未图示)，该受光器件3安装有1个光电二极管或光敏晶体管等用于检测光的受光体(裸芯片，bare chip)(未图示)。构成受发光部4的发光器件2和受光器件3配置成各自的光轴Xe和Xd在从受发光部4离开预定的距离Fa的位置Px处交叉。
此处，在检测被测量物体的表面粗糙度时，首先如图1(b)所示，受发光光轴交叉点Px位于要测量表面粗糙度的被测量物体5的表面6的测量点S上，并且设置反射型光学传感器1以使发光器件2的光轴Xe和受光器件3的光轴Xd相对于被测量物体5表面6的测量点S处的法线SN成为相同角θ。
并且，当向发光器件2提供电压而使其点亮时，从发光器件2射出的光射到受发光光轴交叉点Px也即被测量物体5的表面6的测量点S，使用受光器件3检测在测量点S反射的正反射光。此时从受光器件3输出与受光光量对应的输出信号Vof。
接下来，如图1(c)所示，移动受发光部4，使被测量物体5的表面6位于比受发光光轴交叉点Px更靠近反射型光学传感器1侧、并且距离受发光部4的距离为预定的距离的位置处。并且再次向发光器件2提供电压而使其点亮，使用受光器件3检测从发光器件2射出而在被测量物体5的表面6上反射的正反射光。此时从受光器件3输出与受光光量对应的输出信号Von。
计算通过上述操作得到的受光器件3的输出信号Vof和Von的比或差，将该结果与预先制作的表相对照，推定被测量物体表面的状态，从而能够进行介质判别、纸类判别、以及材质判别等。
图2是针对普通纸、光泽纸、以及OHP薄片三个介质，示出反射型光学传感器1的受发光部4与被测量物体5的表面6的距离和从受光器件3输出的输出信号之间的关系((距离一输出特性)。以下简称为距离特性)的曲线图。
横轴表示受发光部和被测量物体表面之间的距离，纵轴表示受光器件的相对输出。根据该曲线图，可知在像OHP薄片那样被测量物体的表面状态接近于镜面时，距离特性的峰值存在于受发光部和被测量物体表面之间的距离短的一侧，而像普通纸那样被测量物体的表面状态接近于扩散面且光的扩散程度变大，随之距离特性的峰值接近于受发光光轴交叉点。
进而被测量物体是介质时，可以确定Vof/Von＞1的关系成立时为普通纸，Vof/Von1的关系成立时为光泽纸，Vof/Von＜1的关系成立时为OHP薄片。从而，通过求出Vof和Von之间的关系，能够进行介质判别。
并且，在本实施例中构成为固定被测量物体而使反射型光学传感器的受发光部移动，从而来调整受发光部和被测量物体表面的距离，但是也可以构成为固定受发光部而使被测量物体移动，也可以构成为使受发光部和被测量物体双方移动。即，只要是受发光部和被测量物体之间的距离能够相对地调整的结构，则可以采用任意的结构。
(实施例2)
图3是表示本发明的反射型光学传感器的实施例2的概念图。本实施例基于与上述的实施例1相同的检测原理，但是与实施例1中相对于被测量物体表面使由一对受发光器件构成的受发光部移动的结构比较，在本实施例中，如图3(a)所示，反射型光学传感器1由一个发光器件和两个受光器件3f、3n构成，发光器件2以及受光器件3f、3n固定在反射型光学传感器1内。
两个受光器件3f、3n配置成各自的光轴Xdf、Xdn成为大致平行，发光器件2和受光器件3f配置成各自的光轴Xe和Xdf在从反射型光学传感器1离开预定的距离Fa的位置Pxf处交叉。
另一方面，发光器件2和受光器件3n配置成各自的光轴Xe和Xdn在从反射型光学传感器1离开预定的距离Ne的位置Pxn处交叉。发光器件2的光轴Xe和两个受光器件3f、3n各自的光轴Xdf、Xdn交叉的受发光光轴交叉点Pxf、Pxn，按照从与反射型光学传感器1近的顺序，以Pxn、Pxf的顺序排列。
通过这样的结构的反射型光学传感器1来检测被测量物体的表面粗糙度时，如图3(b)所示，设置反射型光学传感器1使得发光器件2的光轴Xe和受光器件3f的光轴Xdf交叉的受发光光轴交叉点Pxf位于要测量表面粗糙度的被测量物体5的表面6的测量点S上，并且发光器件2的光轴Xe和受光器件3f的光轴Xdf相对于被测量物体5表面6的测量点S处的法线SN成为相同角θ。因此，发光器件2的光轴Xe和受光器件3n的光轴Xdn交叉的受发光光轴交叉点Pxn位于被测量物体5表面6和反射型光学传感器1之间。
并且，当向发光器件2提供电压而使其点亮时，从发光器件2射出的光射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S，使用受光器件3f检测在测量点S反射的正反射光。此时从受光器件3f输出与受光光量对应的输出信号Vof。
并且同时，从发光器件2射出的光射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S，使用受光器件3n检测在测量点S反射的正反射光中的一部分。此时从受光器件3n输出与受光光量对应的输出信号Von。
此时，检测具有预先规定的表面粗糙度的被测量物体，进行调整以使此时的受光器件3f、3n的各自的输出信号Vof、Von成为相同电平，计算上述实测时得到的受光器件3f、3n各自的输出信号Vof和Von的比或差，或存储检测被测量物体时的受光器件3f、3n各自的输出信号Vof和Von，计算该输出信号Vof、Von的比或差，将得到的结果与预先制作的表相对照，推定被测量物体表面的状态，从而能够进行介质判别、纸类判别、以及材质判别等。
例如，设具有规定的表面粗糙度的被测量物体是光泽纸，预先检测光泽纸，进行调整以使此时的受光器件3f、3n的各自的输出信号Vof、Von成为相同电平，假设要进行介质判别的被测量物体的测量中得到的受光器件3f、3n各自的输出信号为Vof、Von时，可以确定Vof/Von＞1的关系成立时为普通纸，Vof/Von1的关系成立时为光泽纸，Vof/Von＜1的关系成立时为OHP薄片。从而，通过求出Vof和Von之间的关系，能够进行介质判别。
本实施例的反射型光学传感器不需要可移动部，所以结构简单且制造成本低廉。
(实施例3)
图4是表示本发明的反射型光学传感器的实施例3的概念图。本实施例与上述的实施例2相同，反射型光学传感器1由一个发光器件2和两个受光器件3f、3n构成，发光器件2以及受光器件3f、3n固定在反射型光学传感器1内。并且，两个受光器件3f、3n配置成各自的光轴Xdf、Xdn成为大致平行。
本实施例与上述实施例2的不同点为，本实施例中如图4(a)所示，受光器件3f、3n上各自设置有由透光性材料构成的光导7f、7n，发光器件2和光导7f配置成使发光器件2的光轴Xe和光导7f的光轴Xgf在从反射型光学传感器1离开预定的距离Fa的位置Pxf处交叉。
另一方面，发光器件2和光导7n配置成使发光器件2的光轴Xe和光导7n的光轴Xgn在从反射型光学传感器1离开预定的距离Ne的位置Pxn交叉。发光器件2的光轴Xe和两个光导7f、7n各自的光轴Xgf、Xgn交叉的受发光光轴交叉点Pxf、Pxn，按照与反射型光学传感器1近的顺序，以Pxn、Pxf的顺序排列。
并且，受光器件3f的光轴Xdf和设置在受光器件3f上的光导7f的光轴Xgf不在同一线上，同样受光器件3n的光轴Xdn和设置在受光器件3n上的光导7n的光轴Xgn不在同一线上。由此，能够使光导7f的光轴Xgf和光导7n的光轴Xgn之间的间隔比受光器件3f的光轴Xdf和受光器件3n的光轴Xdn之间的间隔更接近，成为有利于反射型光学传感器的小型化的结构。
通过这样的结构的反射型光学传感器1检测被测量物体的表面粗糙度时，如图4(b)所示，设置反射型光学传感器1以使发光器件2的光轴Xe和设置在受光器件3f上的光导7f的光轴Xgf交叉的受发光光轴交叉点Pxf位于要测量表面粗糙度的被测量物体5的表面6的测量点S，并且使发光器件2的光轴Xe和设置在受光器件3f上的光导7f的光轴Xgf相对于被测量物体5表面6的测量点S处的法线SN成为相同角θ。因此，发光器件2的光轴Xe和设置在受光器件3n上的光导7n的光轴Xgn交叉的受发光光轴交叉点Pxn位于被测量物体5表面6和反射型光学传感器1之间。
并且，当向发光器件2提供电压而使其点亮时，从发光器件2射出的光射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S，在测量点S上反射的正反射光在光导7f内被导光，使用受光器件3f进行检测。此时从受光器件3f输出与受光光量对应的输出信号Vof。
并且同时，从发光器件2射出、射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S、在测量点S反射的正反射光中的一部分，在光导7n内被导光，使用受光器件3n进行检测。此时从受光器件3n输出与受光光量对应的输出信号Von。
并且，其后的输出信号处理与上述实施例2相同，所以省略其说明。
在本实施例的情况下，分别设置在受光器件3f、3n上的光导7f、7n可以通过将独立地形成的受光器件和光导连接从而进行一体化，也可以在受光器件的制造时一体地形成光导。
(实施例4)
图5是表示本发明的反射型光学传感器的实施例4的概念图。本实施例与上述的实施例2以及实施例3相同，反射型光学传感器1由一个发光器件2和两个受光器件3f、3n构成，发光器件2以及受光器件3f、3n固定在反射型光学传感器1内。
本实施例与上述实施例2以及实施例3的不同点为，在两个受光器件3f、3n之间设置有分光器8。在本实施例中检测被测量物体的表面粗糙度时，设置反射型光学传感器1以使得发光器件2的光轴Xe、和受光器件3f的光轴Xdf的延长线透过分光器8到达被测量物体5的表面6的光轴Xdf的延长线所交叉的受发光光轴交叉点Pxf位于要测量表面粗糙度的被测量物体5的表面6的测量点S上，并且发光器件2的光轴Xe和受光器件3f的光轴Xdf延长线相对于被测量物体5表面6的测量点S处的法线SN成为相同角θ。因此，发光器件2的光轴Xe、和受光器件3n的光轴Xdn的延长线在分光器8上反射的光轴Xdn延长线所交叉的受发光光轴交叉点Pxn位于被测量物体5表面6和反射型光学传感器1之间。
并且，当向发光器件2提供电压而使其点亮时，从发光器件2射出的光射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S，在测量点S全反射的正反射光透过分光器8，由受光器件3f进行检测。此时从受光器件3f输出与受光光量对应的输出信号Vof。
并且同时，从发光器件2射出、射到受发光光轴交叉点Pxf也即被测量物体5的表面6的测量点S、在测量点S反射的正反射光中的一部分，被分光器8反射，由受光器件3n进行检测。此时从受光器件3n输出与受光光量对应的输出信号Von。
并且，其后的输出信号处理与上述实施例2以及实施例3相同，所以省略其说明。
本实施例可构成为使由受光器件3f检测出的正反射光和由受光器件3n检测出的正反射光的间隔接近的状态，与上述实施例3相同，构成为有利于反射型光学传感器的小型化。
(实施例5)
图6是表示本发明的反射型光学传感器的实施例5的概念图。在本实施例中，反射型光学传感器1由一个发光器件2和一个受光器件3构成，发光器件2以及受光器件3固定在反射型光学传感器1内。
但是，受光器件3具有两个独立的受光部(未图示)，构成为两个受光部安装在一个封装件内。两个受光部的结构可以是在一个半导体基板内设置两个部位的独立的受光区域的单片(monolithic)型，或可以是并列设置有两个在半导体基板内设置了一个受光区域的受光体的混合(hybrid)型。并且，在单片型的情况下实施了如下的手段：在两个部位的受光区域之间设置有遮光部，进行入射到各个受光区域的光的隔离，阻止受光区域之间的相互干涉来提高S/N比，在混合型的情况下实施了如下的手段：在两个部位的受光体之间设置有遮光部，进行入射到各个受光体的光的隔离，阻止受光体之间的相互干涉来提高S/N比。
并且，检测被测量物体5的表面6的粗糙度时，相对于被测量物体5的反射型光学传感器1的位置关系、检测方法、以及检测信号处理等与上述实施例2相同，所以省略其说明。
本实施例通过将受光器件构成为在一个封装件内安装独立的两个受光部，从而能够实现反射型光学传感器的小型化。并且，由于提高了独立的两个受光部的位置精度，所以能够提高检测精度以及检测的再现性。
但是，虽然有时也各自单独地配置发光器件以及受光器件，然而有时也和透镜或图4中所示的光导等光学器件组合起来配置。此时，可以将发光器件和光学器件的组合称为发光部，可以将受光器件和光学器件的组合称为受光部。
于是，如果光学器件的光轴相对于测量面成预定的角度，则与该光学器件组合得到的发光器件以及受光器件不一定要相对于测量面来制约其光轴方向(换言之，安装在发光器件上的裸芯片以及安装在受光器件上的裸芯片的光轴方向)。
例如，图4中示出的反射型光学传感器的情况下，如果两个光导各自的光轴相对于测量面成预定的角度，则不一定要求两个受光器件(安装在受光器件上的裸芯片)的光轴相互平行。
以上，详细说明了本发明的反射型光学传感器的实施例1～5，接下来，说明使用这些实施例的反射型光学传感器的测量面的表面粗糙度检测方法。
该表面粗糙度检测方法大概经过七个步骤得到结果，包括：从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第一步骤；在第一存储区域存储来自受光器件的输出的第二步骤；改变所述发光器件和测量对象之间的距离的第三步骤；从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第四步骤；在第二存储区域存储来自受光器件的输出的第五步骤；使用分别存储在第一存储区域和第二存储区域中的输出来进行运算的第六步骤；以及输出运算的结果的第七步骤。
即，本发明的反射型光学传感器对与接受各个从发光器件射出而在被测量物体的表面反射的反射光中的反射光和其他的反射光的受光器件的各自的受光光量对应的输出信号进行标准化，计算标准化后的输出信号的比或差，将得到的结果与预先制作的表进行对照，推定被测量物体表面的状态，从而能够进行介质判别、纸类判别、以及材质判别等。
与此相对，如图7所示，如下的方法也被实用化：计算从发光器件输出而在被测量物体的表面反射的正反射光和被漫反射的漫反射光之间的光量比或差，根据得到的结果进行介质判别、纸类判别、以及材质判别等。
此处，图9表示由本发明的结构构成的反射型光学传感器和由图7所示的比较例的结构构成的反射型光学传感器，检测图8所示的被测量物体而得到的判别特性。在图9中，横轴表示被测量纸的序号，纵轴中的右侧纵轴表示使用本发明的反射型光学传感器得到的两个反射光量中的正反射受光量和其他的反射受光量的比，左侧纵轴表示使用比较例的反射型光学传感器得到的反射光量中的正反射光量和漫反射光量的比。
如通过图9可知的那样，可知本发明的反射型光学传感器的判别特性相对于比较例的反射型光学传感器的判别特性而言，线性大幅度提高，本发明的反射型光学传感器能够实现在比较例中难以实现的光泽纸组的详细判别。
并且，可知在光泽纸和普通纸的情况下，使用本发明的反射型光学传感器得到的两个正反射光量之比的变化量大于使用比较例的反射型光学传感器得到的正反射光量和漫反射光量之比的变化量。由此，表示本发明的反射型光学传感器的检测分辨率比比较例的反射型光学传感器高。
如以上详细说明的那样，本发明的反射型光学传感器利用表面状态的差异成为将正反射光作为测量介质的反射型光学传感器的距离特性的差异的性质，可以低成本地实现具有简单的结构(一个发光器件和两个受光部)且具有高分辨率的性能的反射型光学传感器。

Claims (8)

1.一种反射型光学传感器，其特征在于，该反射型光学传感器的受发光部被可自由移动地支持着，所述受发光部配置了发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的受光部，所述发光部和所述受光部各自的光轴在所述发光部的发光方向以及所述受光部的受光方向上以预定的角度交叉。
2.根据权利要求1所述的反射型光学传感器，其特征在于，所述反射型光学传感器对在将被测量物体的测量面的位置调整成使所述测量面包含所述光轴的交叉点、且成为与通过该交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面的状态下，从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，和在沿所述二等分线移动所述受发光部使该受发光部接近或远离所述被测量物体的测量面达一定距离的状态下从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
3.一种反射型光学传感器，其特征在于，该反射型光学传感器具有受发光部和支持部，所述受发光部配置有发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的受光部，所述发光部和所述受光部各自的光轴在所述发光部的发光方向以及所述受光部的受光方向上以预定的角度交叉，所述支持部进行支持以使被测量物体的测量面可在与测量面垂直的方向上自由移动。
4.根据权利要求3所述的反射型光学传感器，其特征在于，所述反射型光学传感器对在将被测量物体的测量面的位置调整成使所述测量面包含所述光轴的交叉点、且成为与通过该交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面的状态下，从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，和在沿所述二等分线移动所述被测量物体的测量面使该受发光部接近或远离所述被测量物体的测量面达一定距离的状态下从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
5.一种反射型光学传感器，其特征在于，该反射型光学传感器具有发光部和对所述发光部发出的光具有受光灵敏度的两个受光部，所述受光部配置成，当假想以预定的相同角度与所述发光部的光轴交叉的两根线，将所述两根线分别设为从所述发光部射出的光的反射光线时，所述受光部检测所述各反射光线。
6.根据权利要求5所述的反射型光学传感器，其特征在于，在将被测量物体的测量面的位置调整成使得所述测量面包含所述发光部的光轴和所述两根线中的一根线的第一交叉点、且成为与通过该第一交叉点将交叉角二等分的二等分线垂直的面，所述发光部的光轴和所述两根线中的另一根线的第二交叉点比所述第一交叉点更位于所述反射型光学传感器侧的状态下，所述反射型光学传感器对从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面的所述第一交叉点反射、由所述受光部检测出的光的光量，和从所述发光部射出而在所述被测量物体的测量面反射、通过所述第二交叉点由所述受光部检测出的光的光量，进行运算处理，从而能够检测所述被测量物体的表面粗糙度。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的反射型光学传感器，其特征在于，所述发光部包括发光二极管和激光二极管中的任意一方，所述受光部包括光电二极管和光敏晶体管中的任意一方。
8.一种测量面的表面粗糙度检测方法，其特征在于，该表面粗糙度检测方法包括：从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第一步骤；在第一存储区域存储来自受光器件的输出的第二步骤；改变所述发光器件和测量对象之间的距离的第三步骤；从发光器件向测量对象照射光，使用受光器件接受来自测量对象的反射光的第四步骤；在第二存储区域存储来自受光器件的输出的第五步骤；使用分别存储在第一存储区域和第二存储区域中的输出来进行运算的第六步骤；以及输出运算的结果的第七步骤。
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