CN1122454A

CN1122454A - 光学传感器装置

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Publication number: CN1122454A
Application number: CN95103585A
Authority: CN
Inventors: 清本浩伸; 安田成留; 江川弘一; 细川速美
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: CN1072800C; KR0178833B1; DE69528921T2; KR950027420A; EP0677731A2; EP0677731A3; DE69528921D1; JP3358099B2; JPH07311312A; EP0677731B1; US5844682A

Abstract

用简单的结构正确地判别有无物体、表面状态、材质、光散射体等。从发光元件10将投射光向被检测物体1投射，将其反射光(透射光，散射光)入射到偏振光束分离器40上。利用受光元件20接收偏振光束分离器40的反射光，利用受光元件30接收透射光。取它们的受光信号为S，P时，根据S/P，S-P，S-kP，(S-P)/(S+P)等值进行判别。

Description

光学传感器装置

本发明涉及光学传感器装置。

光入射到物体上时，光从物体上反射回来的反射光或者透过物体的透过光的偏振状态受到物体的表面状态、物体的材质等因素影响，这是大家所熟知的。

利用这一原理评价物体的表面性状的装置登载在实开昭63—19246号公报上。该装置将光照射到物体表面上，使其反射光通过偏振滤光器进行检测。借助于通过偏振滤光器，可以只取出反射光的特定的偏振成分。

在特开平2—189408号公报记载的胶带检测装置中，是使从贴着胶带的纸面上反射的反射光通过偏振元件(可变起偏器)后接收光的。可变起偏器是将液晶封入薄玻璃制的隔离盒内，在隔离盒的两面形成透明电极。

不论是上述偏振滤光器还是可变起偏器，都只能取出具有一个方向的偏振方向的光成分。为了取出相互正交方向的2个偏振成分，在实开昭63—19246号公报中是使偏振滤光器在其面内转动90°，在这种结构中，需要偏振滤光器的转动机构，并且测量也费时间。该文献中还描述了将相互正交方向的2个偏振滤光器横向排列的结构。从物体表面反射的反射光光束的一部分通过一边的偏振滤光器，另一部分通过另一边的偏振滤光器。从物体表面反射的反射光有时随该光束的部分而改变偏振成分的结构，所以，使用该结构不能正确地检测物体表面的性状。

可变起偏器是通过改变加到透明电极上的电压而改变偏振方向的，所以需要外加电压，为此就需要可变电压的发生电路，同时必须边改变外加电压边进行测量。

本发明的目的旨在提供一种光学传感器装置，可以一举解决上述问题，并且可以以比较简单的结构从同一光束同时取出相互正交的两个方向的偏振成分并测量其强度，从而可以对物体进行正确的判断。

本发明的目的还在于要提供一种光学传感器装置，可以广泛地应用于检测有无物体、物体的表面状态、物体的材质、有无暂时吸附到物体上或在空气等媒质中浮游的光散射体等。

进而，本发明提供一种光学传感器装置，可以进行稳定的动作，不受投射光具有的发散角及收敛角、入射到传感器装置内的光具有的入射角度的弥散、由于被检测物体的位置变动而引起入射到传感器装置内的光的入射角度的变动等影响。

本发发明可以确保稳定的传感器装置的动作，不受发光二极管等光源具有的发光波长分布、光源本身的弥散性引起的发光波长的弥散等的影响。

本发明的光学传感器装置包括向被检测物体投射光的投光光学系统和入射从被检测物体反射的反射光、透过光线或散射光的受光光学系统。投光光学系统至少包括输出投射光的发光元件。受光光学系统包括将从被检测物体反射的反射光、透过光或散射光分离为以对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束的偏振光束分离器、接收上述第1光束的第1受光元件和接收上述第2光束的第2受光元件。

进而设置根据上述第1和第2受光元件的输出而输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号的判别装置。用于根据第1和第2受光元件的输出而进行判别的运算，可以采用与应判别的物体的材质、表面状态等相应的办法。

按照本发明，由于在受光光学系统中使用了偏振光束分离器，所以，利用该偏振光束分离器可以分离为以其入射面为基准定义的相互正交的主要含有S偏振成分的第1光束和主要含有P偏振成分的第2光束。这样分离的两个光束分别由受光元件接收，根据其输出信号可以得到关于有无被检测物体表面状态或材质的信息。

由于将向受光光学系统入射的入射光分解为将其全部作为1个光束而包含在其中的相互正交的两个偏振成分，所以，可以不将关于物体的材质、表面状态的信息部分地分开而作为总体反映在接收信号中，从而可以进行正确的判断。另外，不需要像上述文献记载的装置那样设置转动机构及可变外加电压发生电路，结构可以简化。

在本发明的理想的实施形式中，使用将从被检测物体反射的反射光、透射光或散射光分离为以对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束，并且其光分离特性在使用的入射角范围内实际上恒定的偏振光束分离器。

并且，上述偏振光分离器最好是在上述发光元件的投射光波长的宽阔范围内，在使用的入射角范围内具有实际上恒定的上述光分离特性。

在其他理想的实施形式中，使用将从被检测物体反射的反射光、透过光或散射光分离为以相对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束，并且其光分离特性在上述发光元件的投射光波长的宽阔范围内实际上恒定的偏振光束分离器。

上述光分离特性利用上述第1光束中包含的S偏振成分的光量与入射到上述偏振光束分离器内的S偏振成分的光量之比表示的第1比率和上述第2光束中包含的P偏振成分的光量与入射到上述偏振光束分离器内的P偏振成分的光量之比表示的第2比率或者上述第1比率与上述第2比率之比进行表示。并且，上述第1比率和上述第2比率中至少其中之一或者上述两者之比实际上保持恒定。

在上述第1比率、第2比率和上述两者之比中，包含将上述发光元件的发光频谱和上述受光元件的分光灵敏度特性相乘后利用对波长积分而得到值表示的内容。

在投光光学系统的投射光中，不仅有平行化的光，还包含发散的和收敛的光。因此，从被测物体上反射的反射光的方向具有某一角度范围。如果是散射光，则具有更宽的角度范围的光入射到受光光学系统内，结果，具有各个方向的光入射到偏振光束分离器内。

受光光学系统含有受光透镜时，偏振光束分离器置于受光透镜的聚焦光的光路上。这时，入射到偏振光束分离器内的光的入射角度也具有某一范围内的值。

当被检测物体与传感器之间的距离变化时，向偏振光束分离器入射的入射光的入角也发生变化。

在光学传感器装置处在使用的状态下，在这样的入射角的宽阔范围内，偏振光束分离器的光分离特性实际上保持为恒定，所以，可以稳定地对物体进行正确的判别。

作为投光光学系统的发光元件，可以使用发光二极管或半导体激光器，但是，从各种观点考虑，最好使用发光二极管。发光二极管与半导体激光器相比，其发光频谱幅度宽。另外，发光二极管由于制造的差别，发光频谱的中心波长不一定。发光中心波长还随温度变化及时间的推移而偏移。

通过将偏振光束分离器的光分离特性在这样的发光元件的发光波长变化及宽阔的范围内实际上保持为恒定，可以进行稳定的正确判别。

光学传感器装置有反射型和透过型两种。在反射型中，上述投光光学系统配置成向被测物体的表面倾斜地或基本上垂直地投射投射光，上述受光光学系统配置成倾斜地或基本上垂直地入射从被测物体的表面反射的反射光或散射光。在透过型中，上述投光光学系统和上述受光光学系统以一定间隔相对地配置。

本发明有各种实施状态。

在实施状态1中，设有投光透镜，投射光由投光透镜聚焦、发散或平行化后进行投射。

在实施状态2中，设有起偏装置，用于将随机偏振的投射光变换为线偏振的投射光。由于投射的是线偏振的投射光，所以，可以明显地表现出被检测物体对光的偏振状态的作用。这样，便可对被检测物体进行更正确的检测。

在实施状态3中，从上述发光元件射出的光引导给投光用光纤，投射从该光纤的端面射出的光。光学传感器装置的探头结构简单。

在实施状态4中，设有受光透镜，用于将入射到上述受光光学系统内的光聚焦。这时，上述偏振光束分离器设置在由上述受光透镜聚焦的聚焦光的光路上。

在实施状态5中，上述第1光束和第2光束分别利用受光用光纤导引给上述第1和第2受光元件。传感器探头可以实现小型化。

在实施状态6中，在设在上述第1受光元件前面允许S偏振光通过的第1光检测器和设在上述第2受光元件前面允许P偏振光通过的第2光检测器中至少设置其中的任何一方。这样，S偏振的光便只向第1受光元件入射，P偏振的光只向第2受光元件入射。可以进行更正确的判别，同时，作为偏振光束分离器，即使不能完全分离为S偏振成分和P偏振成分，也完全可以使用。

在实施状态7中，设有反射体，与上述偏振光分离器的上述第1或第2光束的出射侧面相对。这样，便可将第1受光元件和第2受光元件相对于偏振光束分离器设置在同一侧。

在实施状态8中，在上述受光光学系统的前面，形成用于限制入射光的开口。利用该开口可以使从被检测物体反射的正反射光入射到受光光学系统内。另外，可以排除散射光的入射。由于散射光不是按入射角入射到偏振光束分离器内的，在可能直接进入受光元件，所以，形成开口后便可防止这种情况发出。

本发明提供了使用上述光学传感器装置的多种装置和方法。将其典型的例子列举如下：

将上述光学传感器装置设置在物体的搬运路线上，根据上述光学传感器装置的输出信号识别被搬运的物体的物体识别装置；

将上述光学传感器装置设置在印刷媒体的传送路线上，根据上述光学传感器装置的输出信号检测印刷媒体的边缘或位置偏离的印刷装置；

上述光学传感器装置保持为与印刷头一起动的印刷装置；

具有上述光学传感器装置、根据上述光学传感器装置的输出判断印刷媒体的种类的判别装置和根据上述判别装置的判别结果控制印刷条件的控制装置的印刷装置；

具有设置成可以判别结霜媒体或着霜媒体的表面状态的上述光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制空调运转条件的控制装置的空调装置；

具有热交换器、判别上述热交换器的表面状态的上述光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制运转条件的控制装置的温度或湿度控制装置；

具有设置成可以判别车辆的车窗玻璃的内侧表面状态的上述光学传感器装置、除去上述车窗玻璃上的雾的除雾装置和根据上述光学传感器装置的输出控制上述除雾装置的控制装置的车辆；

具有设置成可以判别车辆的车窗玻璃的外侧表面状态的上述光学传感器装置、清洁上述车窗玻璃的外侧表面的窗刷装置和根据上述光学传感器装置的输出控制上述窗刷装置的动作的控制装置的车辆；

具有设置成可以判别路面状态的上述光学传感器装置、检测车辆的运转操作的状态的检测装置和根据上述光学传感器装置的路面状态判别结果及上述运转操作状态检测装置的运转状态检测结果控制与上述运转操作关连的调节器的驱动的控制装置的车辆；

具有设置成可以检测在路面上标示的标志等的上述光学传感器装置、向驾驶者提醒的警告装置和根据上述光学传感器的输出控制警告装置的控制装置的车辆；

具有检测与沿运行路线设置的导向标志的偏离的上述光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的偏离检测信号控制掌舵的控制装置的运行体；

具有检测纸币的表面的上述光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制装置动作的控制装置的纸币处理装置。

具有固定印刷原版的版铜、向印刷原版供给湿水的湿水供给装置、检测印刷原版的表面的上述光学传感器装置和根据光学传感器装置的输出控制湿水供给装置的控制装置的胶印印刷装置；

具有设置成可以判别在传送路线上传送的物品的表面状态的上述光学传感器装置、改变传送的物品的传送方向的方向变更装置和根据上述光学传感器装置的判别结果控制上述方向变更装置的控制装置的检查装置；

利用上述光学传感器装置判别在传送路线上传送的物品的表面状态并根据判别结果控制物品的传送方向的检查方法。

图1是偏振光束分离器A的结构。

图2是偏振光束分离器A的透过率特性的曲线图。

图3是偏振光束分离器A的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图4是GaAlAs发光二极管的发光频谱。

图5是SiPIN光电二极管的分光灵敏度特性。

图6是偏振光束分离器B的结构。

图7是偏振光束分离器B的透过率特性的曲线图。

图8是偏振光束分离器B的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图9是偏振光束分离器C的结构。

图10是偏振光束分离器C的透过率特性的曲线图。

图11是偏振光束分离器C的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图12是偏振光束分离器D的结构。

图13是偏振光束分离器D透光率特性的曲线图。

图14是偏振光束分离器D的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率的入射角的关系的曲线图。

图15是偏振光束分离器E的结构。

图16是偏振光束分离器E的透过率特性的曲线图。

图17是偏振光束分离器E的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图18是偏振光束分离器F的结构。

图19是偏振光束分离器F的透过率特性的曲线图。

图20是偏振光束分离器F的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图21是偏振光束发离器G的结构。

图22是偏振光束分离器G的透过率特性的曲线图。

图23是偏振光束分离器G的S偏振成分的反射率和P偏振成分的秀过率与入射角的关系的曲线图。

图24是GaAs发光二极管的发光频谱。

图25是偏振光束分离器H的结构。

图26是偏振光束分离器H的透过率特性的曲线图。

图27是偏振光束分离器I的结构。

图28是偏振光束分离器I的透过率特性的曲线图。

图29是偏振光束分离器I的S偏振成分的反射率和P偏振成分的透过率与入射角的关系的曲线图。

图30a和图30b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器A的随入射角而变化的曲线图。

图31a和图31b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器B的随入射角而变化的曲线图。

图32a和32b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器C的随入射角而变化的曲线图。

图33a和图33b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器D的随入射角而变化的曲线图。

图34a和34b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器E的随入射角而变化的曲线图。

图35是关于偏振光束分离器A，B，C，D，E的ΔR_s/T_p和ΔR_s汇总图。

图36a和图36b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器F的随入射角而变化的曲线图。

图37a和37b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器G的随入射角而变化的曲线图。

图38是关于偏振光束分离器F，G的ΔR_s/T_p和ΔR_s的汇总图。

图39是反射型光学传感器装置的传感器探头的光学结构。

图40是透明体的反射率和透过率与入射角的关系。

图41是反射型光学传感器装置的传感器探头的其他结构例子。

图42是投光光学系统的其他例子。

图43是传感器探头的又一个结构例子。

图44a和44b分别是图43的传感器探头的投光光学系统的平面图和侧面图。

图45是光学传感器装置中的判别电路例子的框图。

图46是光学传感器装置中的判别电路例子的框图。

图47是光学传感器装置中的判别电路例子的框图。

图48是光学传感器装置中的判别电路例子的框图。

图49是斜入射型的传感器探头。

图50是入射角变化时受光量比的曲线图。

图51是发光二极管的发光中心波长偏移±10nm时的受光量比的曲线图。

图52是发光二极管的发光中心波长偏移-10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的曲线图。

图53是发光二极管的发光中心波长偏移+10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的曲线图。

图54是传感器探头的结构例子。

图55是被检测物体倾斜时反射光的变化范围。

图56是入射角变化时受光量比的曲线图。

图57是发光二极管的发光中心波长偏移-10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的曲线图。

图58是发光二极管的发光中心波长偏移+10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的曲线图。

图59是入射角变化时受光量差的曲线图。

图60是发光二极管的发光中心波长偏移-10nm时受光量差随入射角的变化如何变化的曲线图。

图61是发光二极管的发光中心波长偏移+10nm时受光量差随入射角的变化如何变化的曲线图。

图62是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图63是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图64是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图65是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图66是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图67a是图66所示的结构，图67b是将受光元件对调位置设置时的结构。

图68a是传感器探头的结构，图68b和图68c分别是开口的形状。

图69a是传感器探头的结构，图69b和图69c分别是开口的形状。

图70是反射型并且为斜入射型的传感器探头的结构例子。

图71是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图72是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图73是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图74是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图75是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图76是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图77是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图78是反射型并且为垂直入射型的传感器探头的结构例子。

图79是透过型的传感器探头的结构例子。

图80是透过型的传感器探头的结构例子。

图81是透过型的传感器探头的结构例子。

图82是透过型的传感器探头的结构例子。

图83是透过型的传感器探头的结构例子。

图84a和图84b是投光光学系统的其他例子。

图85a，85b，85c，85d，85e是受光光学系统的其他例子。

图86是受光光学系统的其他例子。

图87a和图87b是受光光学系统的其他例子。

图88a和图88b是受光光学系统的其他例子。

图89a，89b，89c分别是不论被检测物体的距离如何变化，使入射光量保持为恒定的结构例子。

图90a是不论被检测物体的距离如何变化使入射光量保持为恒定的结构例子，图90b是R_s或T_p随入射角的变化而变化的曲线图。

图91是不论被检测物体的距离如何变化，使入射光量保持为恒定的结构例子。

图92a，92b，92c分别是不论被检测物体的距离如可变化，使入射光量保持为恒定的结构例子的正面图、平面图和整束光纤的放大图。

图93是不论被检测物体的距离如何变化，使入射光量保持为恒定的结构例子。

图94a和图94b是关于纸的判别的应用例子的斜视图。

图95a和图95b是关于纸的判别的应用例子的斜视图。

图96是关于纸的判别的应用例子的斜视图。

图97是向印刷装置应用的应用例子的结构图。

图98是向印刷装置应用的其他应用例子的结构图。

图99是向印刷装置应用的应用例子的结构图。

图100是向喷墨方式的印刷装置应用的应用例子的印刷装置的结构框图。

图101是向喷墨方式的印刷装置应用中的判别电路的结构框图。

图102是向喷墨方式的印刷装置应用中的墨水的喷出量控制处理顺序的流程图。

图103是向印字装置应用的应用例子的斜视图。

图104是向印字装置应用的其他应用例子的斜视图。

图105是向印字装置应用的其他应用例子的斜视图。

图106是向热泵式空调机应用的应用例子的空调机的结构。

图107a，107b，107c是传感器探头的配置的斜视图。

图108是判别电路的结构框图。

图109是除霜处理顺序的流程图。

图110是应用于空调机中过滤器的网眼堵塞检测的例子的空调机的斜视图。

图111是展示箱的剖面图。

图112是向除雾装置应用的应用例子的汽车前部的斜视图。

图113是传感器探头的结构。

图114是向除雾装置应用的应用例子的控制装置的结构框图。

图115是判别电路的结构框图。

图116是除雾处理顺序的流程图。

图117是向除雾装置应用的应用例子的汽车后部的斜视图。

图118是向除雾装置应用的应用例子中控制装置的结构框图。

图119是向刮水器控制应用的应用例子的结构图。

图120是刮水器控制处理顺序的流程图。

图121是刮水器控制电路的框图。

图122是向制动器控制系统应用的应用例子的汽车前部的斜视图。

图123是制动器控制系统的结构框图。

图124是制动器控制处理顺序的流程图。

图125是制动器控制电路的框图。

图126是瞌睡检测系统的框图。

图127是是瞌睡检测处理顺序的流程图。

图128是瞌睡检测电路的框图。

图129是无人车行走控制系统的框图。

图130是白线和投射光点。

图131是无人车行走控制处理顺序的流程图。

图132是胶带检测系统的框图。

图133a是粘着胶带的纸币，，图133b是检测信号。

图134是胶带检测处理顺序的流程图。

图135是胶印印刷装置的一部分。

图136是设在生产线上的检查装置的斜视图。

图137是设在生产线上的检查装置的框图。

图138是在生产线中的检查处理顺序的流程图。

图139是其他生产线的例子。

下面，详细说明本发明的极佳的实施例。

(1)偏振光束分离器的结构及其特性

在光学传感器装置中使用的偏振光束分离器，基本上是通过将多层电介质或金属的薄膜按相对说来折射率高的薄膜和折射率低的薄膜在基板上交替地积层而形成的。

该偏振光束分离器将入射光束(除了以直角入射到偏振光束分离器的入射面上的光束)分离为主要含有P偏振成分的光束和主要含有S偏振成分的光束。如后所述，在某一波长带宽内，偏振光束分离器的透过光主要含有P偏振成分，反射光(正反射光)主要含有S偏振成分。

所谓P偏振光，就是向试料表面入射的光的电场矢量的振动方向在入射面(包含试料表面的法线和波阵面法线(光的前进方向)的面)内的线偏振光，所谓S偏振光，就是向试料表面入射的光的电场矢量的振动方向垂直于入射面的线偏振光(据日置隆一编“光用语辞典”株式会社オ-ム社，1989)。

在偏振光束分离器中，所谓试料表面，就是其一个面(任某一面)。如后所述，P偏振光和S偏振光也对被检测物体(利用光学传感器装置检测的物体)定义。这时，上述试料表面就是被检测物体的表面(从光学传感器装置投射的光入射的面)。

计算给定的多层膜的结构(各层的材料(折射率)，各层的厚度，层数等)的特性的方法，例如在H、A、Macleod著、小繁太郎，中岛右智、矢部孝，吉田国雄翻译的“光学薄膜(THIN—FILM OPTICALFILTERS)”(日刊工业新闻社，1989)和藤原史郎主编，石黑浩三，池田英生，横田英嗣著的“光学薄膜”(共立出版株式会社，第2版，1986)中有介绍。通过利用计算机反复进行给出结构，计算其特性，并根据其结果修正结构的作业，可以获得所希望的特性。

在光学传感器装置中使用的偏振光束分离器，在由光学传感器装置的结构及其使用条件决定的光的入射角的范围内，具有光的分离特性实际上恒定的特征(光的分离特性与入射角的依赖关系在一定的入射角范围内很小)。

光向偏振光束分离器入射的角度，从光源(发光元件)发出的投射光具有很宽的角度，偏振光束分离器设置在聚焦的光中，受被检测物体与传感器装置之间的距离变化等影响。所以，向偏振光束分离器入射的光的入射角具有很宽的范围。这就是由光学传感器装置的结构及其使用条件所决定的光的入射角的范围。

偏振光束分离器的光的分离特性可用P偏振成分或S偏振成分，两者之比，两者之差或其他运算(详细情况，后面介绍)来表示。根据需要，还应考虑光源(发光元件)的发光特性及受光元件的受光灵敏度特性。

所谓光的分离特性实际上恒定，是指作为光学传感器装置，可以得到指定的检测灵敏度(或检测能力)(对于具体例子，后面叙述)。

偏振光束分离器的另一个特征是在光学传感器装置的光源发生的光的波长的宽阔范围内，将光的分离特性实际上保持为恒定。

光源的光的波长的扩展程度，是指由光源的光具有的发光频谱决定的波长带宽和光源制造中的差别、温度变化、随着时间推移的变化等引起的发光波长的变化中的某一方面或两方面造成的扩展。

最好偏振光束分离器具有上述两个特性。即，偏振光束分离器在光学传感器装置的光源发生的光的波长扩展的范围内，在指定的入射角范围内光的分离特性与入射角的关系很小。

当然，只具有上述特征的任一方在实用上也足以能满足要求。这时，希望光学传感器装置的其他结构要素构成为具有特定的结构。例如，当光的分离特性实际上保持为恒定的入射角范围很窄时，可以使用平行光。当光的分离特性实际上保持为恒定的波长范围很窄时，可以使用发光频谱宽度窄的半导体激光器作为光源。

下面，说明具有上述光的分离特性的偏振光束分离器的具体例子。

首先，给出具有最理想的特性的偏振光束分离器(PBS)。

图1是第1个偏振光束分离器(称为偏振光束分离器A)的结构。在由玻璃等平板构成的基板上形成电介质多层膜。

该结构按如下表现：玻璃基板(折射率n＝1.51)/0.465L，0.268H，1.072L，0.584H，0.965L，0.822H，(0.795L，0.982H)4，1.097L，0.526H，1.014L，1.549H，0.640L，0.646H，1.176L，(0.937H，0.828L)4，1.094H，2.039L，0.950H/空气(n＝1)。

H和L分别表示相对说来折射率高的薄膜和折射率低的薄膜。高折射率的薄膜由折射率为2.26的TiO₂构成，低折射率的薄膜由折射率为1.46的SiO₂构成。

H和L前面的数值有示薄膜的光学膜厚，而波长λ＝610nm时的λ/4为1.00。

(0.795L，0.982H)4表示0.795L层和0.982H层的组合反复4次。(0.937H，0.828L)4也是如此。这样的反复层称为同步层。

图2是具有图1所示的结构的偏振光束分离器A的透过率特性。该特性是利用上述文献记载的方法进行计算(模拟)而求出的。这一点、，对于按顺序说明的其他结构的偏振光束分离器也一样。

在图2中，横轴是波长，纵轴为透过率。分别表示出了入射到偏振光束分离器A上的光的P偏振成分(在图2中用P表示)和S偏振成分(在图2中用S表示)。另外，对3个不同的入射角表示出了透过率特性。反射率是将1减去透过率而得到的值。

不论在哪个入射角下，P偏振成分和S偏振成分都有透过率(反射率)基本上保持为恒定的波长范围(约600nm—750nm)，其波长范围为150nm或大于150nm。在此波长范围内，透过率(分离特性)几乎与波长无关。

在此波长范围内，P偏振成分的透过率远远大于S偏振成分的透过率。由此可知，偏振光束分离器A具有使P偏振成分透过、使S偏振成分反射的分离特性。即，偏振光束分离器A的透过光主要含有P偏振成分，反射光主要含有S偏振成分。

在以下所示的其他所有的偏振光束分离器中，都具有主要使P偏振成分透过和主要使S偏振成分反射的光的分离特性。

在图2的曲线中，不论对于P偏振成分还是S偏振成分，如果入射角不同，则透过率(反射率)也不同。若分别独立地看P或S偏振成分，则偏振光束分离器A的光分离特性与入射角有关。

但是，若用S偏振成分的反射率R_s与P偏振成分的透过率T_p之比(下面简单地用R_s/T_p表示)表示该偏振光束分离器A的光分离特性，则几乎与入射角无关。

图3是偏振光束分离器在A和S偏振成分的反射率R_s和P偏振成分的透过率T_p与入射角的关系。在该曲线图中，横轴为向偏振光束分离器A入射的光的入射角，纵轴为积分值(下面进行详细说明)。

在图3的曲线图中，反射率R_s和透过率T_p(均为积分值)随光的入射角变化基本上线性地变化。但是，反射率R_s的变化率((相对于入射角的变化)和透过率T_p的变化率则基本上相同。即，R_s/T_p与入射角的变化无关，基本上保持恒定(在45°—65°的范围内)。

由此可知，仅从R_s/T_p(用T_p/R_s表示也一样)的观点了解其分离特性，在入射角的某一范围内，则偏振光束分离器A具有几乎与入射角无关的特性(R_s/T_p)基本上保持恒定。

偏振光束分离器A就是设计为用R_s/T_p表现的光分离特性在使用的波长范围内几乎与波长无关(见图2)，在使用的入射角的范围内、几乎与入射角无关。

在使用该偏振光束分离器A的光学传感器装置中，分别利用受光元件检测偏振光束分离器的反射光(S偏振成分)和透过光(P偏振成分)、若用S(R)表示偏振光束分离器的反射光的光量，用P(T)表示透过光的光量，则在使用的波长范围和入射角范围内，S(R)/P(T)基本上保持恒定，所以，可以使用该值S(R)/P(T)高精度的检测被检测物体。为了检测被检测物体，不仅可以使用S(R)/P(T)，而且还可以使用S(R)－P(T)，〔S(R)－P(T)〕/〔S(R)＋P(T)〕，S(R)－kP(T)等值((k为常数)。这些可以说是指对后面所述的其他所有的偏振光束分离器而言的。

如后所述，光学传感器装置具有光源(发光元件)，将该光源的光向被检测物体投射。接收从被检测物体反射的反射光(反射型时)或者透过被检测物体的透过光或散射光(透过型时)。受光元件设有两个(包括一分为二的情况)。来自被检测物体的反射光或透过光被偏振光束分离器分割后分别由2个受光元件接收。

图4是作为发光元件一例的GaAlAs发光二极管的发光频谱。该发光频谱在波长约680nm的位置有一峰值，具有约20nm的半值宽度。与半导体激光器相比，其发光频谱处在很宽的波长范围。

这样，当使用发光波长带宽比较宽的发光元件时，对于其发光波长带宽的几乎整个波长范围，要求偏振光束分离器具有与波长无关的光分离特性。

发光二极管等发光元件，在制造过程中引起的特性的差别比较大。就发光频谱而言，对于发光强度的峰值波长具有约±10—±20nm的差别。发光波长偏移+10nm和-10nm的发光频谱用虚线示于图4。

对于在光学传感器中使用的偏振光束分离器，要求具有可以覆盖这种发光元件的发光波长的偏差范围(即在偏差的波长范围内也保持为恒定)的光分离特性。

具有图1所示的结构的偏振光束分离器具有在发光二极管的发光波长的宽阔及其偏差范围内光分离特性((R_s或T_p的值，或者R_s/T_p或T_p/R_s的值)基本上保持恒定((试将图2与图4比较)的最理想的特性。

在使用具有这样的光分离特性的偏振光束分离器的光学传感器装置中，具有作为光源可以使用发光二极而不是半导体激光器的优点。半导体激光器的激光由于光能密度很高，必须考虑对人体等的危险性。另外，半导体激光器价格昂贵，组装时必须细心操作。

图5是作为受光元件之一的SiPIN光电二极管的分光灵敏度特性。这样的受光元件，灵敏度随入射光的波长而异。

光学传感器装置根据受光元件的受光信号(输出信号)进行信号处理(运算等)，最后，输出关于被检测物体的检测信息。入射给受光元件的光按照分光灵敏度特性变换为电信号。从受光元件输出的受光信号表示对于入射的光所具有的所有波长将入射光量按照分光灵敏度特性进行光电变换后得到的数值的总和。入射的光具有图4所示的发光频谱。因此，考虑偏振光束分离器的光分离特性时，最好考虑发光元件的发光频谱和受光元件的分光灵敏度。

在这个意义上，图3所示的积分值就表示将图4所示的发光频谱、图2所示的透过率(反射率)和图5所示的分光灵敏度对整个波长带宽(结果，由发光频谱的波长带宽决定)积分后得到的值。

下面，说明偏振光束分离器的其他例子。将下面说明的4种分别称为偏振光束分离器B，C，D和E。这些偏振光束分离器特别地设计成S偏振成分的反射率R_s与入射角无关(不论入射角如何变化，R_s基本上保持为恒定)。

图6是偏振光束分离器B的结构。图中，光学膜厚以波长为λ＝590nm时取λ/4为1.000进行表示。

图7是分别对P偏振成分和S偏振成分以入射角为参量表示的偏振光束分离器B的透过率特性。在该曲线图中，P和S偏振成分的透过率对于波长的变化而发生波动起伏变化。但是，在图8所示的积分值中，由于是对发光元件的发光频谱和受光元件的分光灵敏度进行积分的，所以，该被动起伏的变化几乎没有影响。

图8是偏振光束分离器B的S偏振成分的反射率R_s和P偏振成分的透过率T_p与入射角的关系。在入射角的45°—65°的范围内，S偏振成分的反射率R_s(积分值)基本上保持恒定。

图9是偏振光束分离器C的结构，图10是其透过率特性，图11是与入射角的关系的曲线图。光学膜厚以λ＝680nm时的λ/4为1.000。中心入射角设定为65°，反射率R_s和透过率T_p保持为非常高的数值。由图可知，S偏振成分的反射率R_s在55°—75°的入射角范围内，基本上保持恒定。

图12是偏振光束分离器原结构，图13是其透过率特性，图14是与入射角的关系的曲线图。

图15是偏振光束分离器E的结构，图16是其透过率特性，图17是与入射角的关系的曲线图。

在偏振光束分离器D和E中，其光学膜厚以λ＝610nm时的λ/4为1.000。中心λ射角设定为50°，其前后允许6°的变化幅度。

在图15所示的偏振光束分离器E的结构中，与图12所示的偏振光束分离器的结构相比，作为低折射率薄膜使用了两种。其一为以L表示的SiO₂，另一个为以L。表示的MgF₂(折射率n＝1.38)。由图可知，通过使用更低折射率的薄膜MgF₂，可以提高S偏振成分的反射率R_s(试比较图14和图17)。

在偏振光束分离器D和E中，在44°—56°的入射角范围内，S偏振成分的反射率R_s基本上保持恒定。

下面，说明分别与上述偏振光束发离器A和B对应的与入射角的关系也略比前者差的偏振光束分离器F和G。这两个偏振光束分离器F和G，当然根据后面所述可知也完全可以应用于光学传感器装置。

图18是偏振光束分离器F的结构，图19是其透过率特性，图20与入射角的关系的曲线图。

图21是偏振光束分离器G的结构，图22是其透过率特性，图23是与入射角的关系的曲线图。

在图18和图21中，光学膜厚以λ＝610nm时的λ/4的1.000进行表示。

在用图20所示的偏振光束分离器F的R_s/T_p表示的光分离特性中，尽管比偏振光束分离器A的特性(图3)略差，但在入射角的45°—65°的范围内其变也比较小。同样，在用图23所示的偏振光束分离器G的R_s表示的光分离特性中，尽管比偏振光束分离器B的特性略差，但在入射角的45°—65°的范围内其变化比较小。具有与入射角这样的关系的偏振光束分离器在实用上也足够了。

图24是在900nm—1000nm附近发光的GaAs发光二极管的发光频谱。下面，说明极适合于在将具有这样的发光频谱的发光二极管作为光源(发光元件)使用的光学传感器装置中利用的偏振光束分离器的例子。

图25是偏振光束分离器H的结构，图26是其透过率特性。

图27是偏振光束分离器I的结构，图28是其透过率特性。

这两个偏振光束分离器H和I表面上分别具有与上述偏振光束分离器D及E相同的结构(试分别将图25与图12，图27与图15进行比较)。但是，在图12和图15中，将光学膜厚以λ610＝nm时的λ/4为1.000进行表示，相反，在图25和图27中，将光学膜厚以λ＝860nm时的λ/4为1.000进行表示，所以，实际上薄膜厚度不同。

图29是对具有图27所示的结构的偏振光束分离器利用图24所示的发光频谱计算而得到的S偏振成分的透过率T_s(反射率R_s＝1—T_s)和P偏振成分的透过率T_p。特别是S偏振成分的透过率T_s(反射率R_s)在使用的入射角范围内基本上保持恒定。

如上所述，作为光源的发光二极管由于制造的偏差，环境变化(包括温度变化)，时间推移的变化等，其发光频谱发生变化。制造偏差引起的发光频谱的差别最大，约为±10—±20nm。因此，希望即使发光二极管的发光中心波长发生变化(偏差)也维持R_s或R_s/T_p在入射角发生变化时基本上保持恒定的上述偏振光束分离器的光分离特性。

下面，对于上述偏振光束分离器A，B，C，D和E以及F和G定量地说明图4所示的发光频谱的中心波长偏移-10nm时和偏移+10nm时与入射角的关系几乎不变化。

偏振光束分离器A设计为在使用的入射角范围内(45°—65°)，不论入射角的变化如何，R_s/T_p基本上保持为恒定值。

在图3所示的与入射角的关系的曲线图中，入射角为45°，50°，55°，60°和65°时的R_s/T_p值分别为67/66，71/70，75/75，79/80和83/87。其中，最大值为67/66(入射角为45°)，最小值为83/87，(入射角为65°)。最大值/最小值＝1.064，约为6％，称之为ΔR_s/T—p(％)。

图30a和图30b是发光二极管的发光中心波长分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器A与入射角的关系的曲线图。在这些图中，与上述相同，若求ΔR_s/T_p(％)可得其约为8％。

偏振光束分离器B设计为在使用的入射角范围内，不管入射角的变化如何，R_s基本上保持为恒定值。

在图8所示的与入射角的关系的曲线图中，R_s的最大值(87：入射角为65°)与最小值(85：入射角为45°)之差为2。称之为ΔR_s(％)。

图31a和图31b是发光二极管的发光中心分别偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器B与入射角的关系的曲线图。其中，ΔR_s(％)分别为2和3。

图32a和图32b，图33a和图33b，图34a和图34b分别是发光中心波长偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器C，D，E与入射角的差线的曲线图。

偏振光束分离器C，D，E设计为不论入射角的变化如何，R_s基本上保持为恒定值。根据图11，图14和图17以及上述图32a及32b，图33a及33b和图34a及34b可以分别求出偏振光束分离器C，D，E的ΔR_s(％)。

图35是将这样得到的结果的汇总图。

在偏振光束分离器A中，在使用的入射角范围内，即使计及发光元件的发光波长的偏移，ΔR_s/T_p也不到约8％，在偏振光束分离器B，C，D和E中，ΔRs也小于5％。只要ΔR_s/T_p小于10％，或ΔR_s小于5％，就可以说对于入射角变化和波长偏移具有非常好的光分离特性。

偏振光束分离器F和G设计为分别与上述偏振光束分离器A和B对应地与入射角的关系略比前者差。

图36a和图36b，图37a和图37b分别是发光中心波长偏移-10nm和+10nm时偏振光束分离器F和G与入射角的关系的曲线图。

参照图20和图23以及图36a及36b，图37a及37b求出的偏振光束分离器F的ΔR_s/T_p和偏振光束分离器G的ΔR_s的结果示于图38。

对于偏振光束分离器F，在其使用的入射角范围内，即使计及发光元件的发光波长的偏移，ΔR_s/T_p也小于约18％，对于偏振光束分离器G，ΔR_s也小于9％，只要ΔR_s/T_p小于20％，或ΔR_s小于10％，即使有入射角变化和波长偏移，也可以说是完全可以在光学传感器装置中使用的偏振光束分离器。

(2)光学传感器装置的基本结构及其基本动作物体表面为镜面时，入射光的偏振状态在反射光中保持。

如上所述，在物体表面上，也可以以入射光的入射面为基准定义P偏振和S偏振。入射到镜面上的光如果是P偏振光，则其反射光也是P偏振光；如果是S偏振光，则从镜面反射的反射光也是S偏振光。

物体的表面为粗糙面(扩散反射面)时，不论入射光的偏振状态(不论圆偏振光还是线偏振光)如何，其反射光都成为随机偏振(无偏振)或接近于随机偏振的状态。

在透明物体的表面(表面为光泽面)上，由于S偏振的光的反射率大于P偏振的反射率，所以，光倾斜地入射到透明物体的表面上时，在反射光中包含的S偏振成分多于P偏振成分。在透明物体的透射光中包含的P偏振成分多于S偏振成分。

特别是在布儒斯特角下，P偏振成分的反射率为零(透过率为1或100％)。只有入射光的S偏振成分发生反射。

反射的(或透射的)S偏振成分与P偏振成分的比例也随透明物体的表面的光泽程度而改变。

透明物体具有双折射特性时。若入射线偏振的光，只要入射光的偏振方向与双折射的方向不同，则在入射光透过物体的过程中，就会出现具有与入射光的偏振方向垂直的偏振方向的成分。

不管是在物体内部还是物体表面或者空中，只要在光路中存在使光发生散射的粒子或水滴、霜等，则不论具有何种偏振的光(不论是线偏振还是圆偏振或者椭圆偏振光)，其反射光或透射光都几乎成为随机偏振光。

下面说明的光学传感器装置，就是利用上述光的偏振的性质来检测有无物体(特别是透明物体)、物体的表面状态、物体的材质、有无暂时或长久地吸附到物体表面的粒子、水滴、霜等，或者在空气中有无浮游的光散射体等。

下面，以反射型光学传感器装置为例说明其结构和动作。

图39是反射型光学传感器装置的传感器探头的光学结构。传感器探头由投光光学系统和受光光学系统构成。投光光学系统由发光元件10和投光透镜50构成；受光光学系统由偏振光束分离器40和2个受光元件20，30构成。

这里，发光元件10为发光二极管(例如，具有图4或图24的发光频谱)，发生随机偏振的光。投光透镜50根据用途将发光元件10的出射光变换为略微扩展的光束、平行光束或聚焦的光束后，倾斜地投射到被检测物体1的表面上。投光透镜50也可以不一定设置。

有时在发光元件10与透镜50之间，或者在透镜50的前方设置偏振滤光器(或偏振光束分离器)，投射具有特定方向的偏振的线偏振光。也可以使用带透镜的发光二极管。如后所示，有时也使用半导体激光器作为发光元件。

在受光光学系统中，根据发光元件10的发光频谱和用途，偏振光束分离器可以使用上述偏振光束分离器A—I中的任何一种，或具有其他特性的偏振光束分离器。在由投光光学系统投射的光中在被检测物体1上反射的光(包括正反射光)由受光透镜60进行聚焦。在该聚焦光的光路上，偏振光束分离器相对于其主轴倾斜地设置。(在上述使用的入射角范围的中心角附近的角度上)。将受光元件20，30设置得以使由偏振光束分离器40反射的光由受光元件20接收，透过偏振光束发离器40的光由受光元件30接收。受光透镜60也可以不一定设置。

为了提高检测灵敏度，有时在受光元件20和30的前面分别设置偏振滤光器(例如，使从偏振光束分离器40反射的S偏振的反射光和P偏振的透射光通过)。另外，如果需要，还可以在受光透光60的前面设置阻止外界散射光入射(例如，使用红外光的投射光时，阻断可见光，允许红外光通过)的光学滤光器。也可以使用前面与透镜模制为一体的受光元件。

如上所述，被检测物体1为透明体时，在反射光中包含的S偏振成分多于P偏振成分。被检测物体1为非透明体、其表面为扩散反射面或其表面上吸附着水滴或霜时，反射光为随机偏振光。

另一方面，如上所述，偏振光束分离器40将入射光分离为主要含有S偏振成分的反射光和主要含有P偏振成分的透射光。

在图39所示的结构中，对被检测物体1定义的S，P偏振的方向与对偏振光束分离器40定义的S，P偏振的方向分别一致。

因此，若令受光元件20的输出信号的电平为S，受光元件30的输出信号的电平为P(为了简便起见，使用S和P的符号)，则如上所述，通过计算，S/Ps(S－P)/(S＋P)，S－P，S－kP的值，并用适当的阈值判别该计算结果，便可判断被检测物体是否为透明体，是否具有扩散反射面或者表面是否吸附着水滴等。即，是透明体时，上述计算结果的数值大；是非透明体时，相对地上述计算结果的数值较小。

如图39所示的那样，偏振光束分离器40设置在聚焦光的光路内时，入射光的入射角随位置而异。另外，被检测物体1与传感器探头之间的距离变化时，向偏振光束分离器40入射的入射角也发生变化。上述偏振光束分离器A—I在该使用的入射角范围内光分离特性(R_s/T_p或R_s)基本上保持恒定。因此，检测结果不会随入射角的扩展、变化等而发生误检测，从而可以提高检测精度。特别是由于偏振光束分离器A和F的R_s/T_p基本上保持恒定，所以，在进行S/P运算的结构中，可以提高检测的稳定性。

另外，上述偏振光束分离器A—I即使计及发光二极管的发光频谱的扩展及其波长偏移，光分离特性与入射角的关系也很小，所以，可以使用发光二极管作为发光元件。

图40是玻璃等透明体(折射率n＝1.5)的反射率和透射率与入射角的关系。R_s，R_p分别表示S偏振成分和P偏振成分的反射率，T_s，T_p分别表示S偏振成分和P偏振成分的透射率。

如果入射角增大，反射率就增大。S偏振成分的反射率R_s大于P偏振成分的反射率R_p，其比值R_s/T_p在入射角50°—60°附近最大。

特别是光对玻璃面的入射角为56.3°时，P偏振成分的反射率R_p成为零。该入射角称为布儒斯特角。

通过采用在入射角从40°变为65°附近使传感器探头发出的投射光向被检测物体投射的结构，当被检测物体为透明体时，S偏振成分的反射光增多，可以提高检测精度。对于通过在玻璃基板等上形成多层薄膜而构成的偏振光束分离器，如果设置得使其入射角在布儒斯特角附近，则可有铲地将S偏振成分和P偏振成分分离。

图41是反射型光学传感器装置中的传感器探头的其他结构例子。在图39所示的传感器探头中，构成为使投射光倾斜地向被检测物体投射，接收倾斜地反射的光。与此相反，图41所示的传感器探头70构成为基本上向被检测物体的表面垂直地投射光，接收基本上垂直地反射回来的光。

在发光元件(发光二极管)10与投光透镜50之间设置偏振滤光器51。该偏振滤光器51使在受光光学系统的偏振光束分离器40中定义的S偏振的光透过。其他结构要素与图39所示的相同。

该传感器探头70极适合用于识别具有镜面的物体和具有粗糙面(光扩散面)的物体。如上所述，镜面保持入射光的偏振状态。因此，若S偏振的光入射到镜面上，则其正反射光几乎全是S偏振的光。与此相反，由于粗糙面产生随机偏振，所以，即使入射S偏振的光，其反射光中包含的S偏振成分和P偏振成分的比例基本上相等。

因此，利用受光光学系统的偏振光束分离器40将从被检测物体2反射的反射光分离为主要含有S偏振成分的光和主要含有P偏振成分的光后，分别由受光元件20和30进行接收，只要计算出S－P，S－kP，(S－P)/(S＋P)，S/P等，并将该计算结果与阈值比较，便可判断被检测物体2具有镜面还是具有粗糙面。也可以取投射光为P偏振的光。

投光光学系统的透镜50为具有双折射特性的特定的塑料透镜时，如图42所示，最好在由投光透镜50变为平行化的投射光的光路上设置偏振滤光器51。

在图43中，在投光光学系统中使用偏振光束分离器52代替偏振滤光器。偏振光束分离器52在发光元件10的投射光的发散光路中，相对于其光轴倾斜地设置。图44a是投光光学系统的平面图，图44b是侧面图。由此可此，投光光学系统的偏振光束分离器52与受光光学系统40的配置角度基本上是正交的。

在图41的结构中，作为发光元件10使用具有红外区的发光频谱(如图24所示的那样)的发光二极管时，必须使用红外区偏振滤光器。由于红外区的偏振滤光器价格昂贵，所以，最好如图43所示那样使用偏振光束分离器52。

如上所述，在图39所示的传感器探头中，使用偏振滤光器或偏振光束分离器，可以使投射光成为S偏振或P偏振的光。

将上述情况归纳起来，就把图39所示的结构称为斜入射型，将图41或图43所示的结构称为垂直入射型。

在斜入射型中，作为投射光可以使用随机偏振或S偏振的光。使用随机偏振的投射光时，可以识别透明体和非透明体。使用S偏振的投射光时，不仅可以识别透明体和非透明体，还可以进行镜面粗糙面的识别。

在垂直入射型中，作为投射光可以使用S偏振或P偏振的光，不论哪种情况，都可以识别镜面和粗糙面。

下面，参照图45—图48说明根据2个受光元件20，30的输出信号进行被检测物体识别或判别的电路的例子。

图45是计算S/P并据此进行判别的电路。受光元件30，20的受光信号P，S分别由放大器101，102放大后，输给除法运算电路103，由该除法运算电路103进行S/P的运算，并将该运算结果输入判别电路104。判别电路104最简单地由比较器构成。除法运算结果S/P与在判别电路104中预先设定的1或多个不同的阈值进行比较，然后从判别电路104输出该比较结果或者将其译码后的值。最好阈值是可变的。

也可以将对各种试样的除法运算结果S/P输入CPU105，由CPU105决定或修改阈值。

图45所示的电路特别适合于进行使信号P与S产生巨大差别的被检测物体的判别。这时，不论发光元件的输出变化、被检测物体的位置变化等引起受光元件的入射光的光量变化多少，判别结果也不会发生错误。

图46是进行(S－P)/(S＋P)运算并根据其结果进行判别的电路。在减法器107和加法器108中分别进行S－P，S＋P的运算，该运算结果输给除法运算电路103。

S＋P表示总入射光量。差值S－P容易受光量变化的影响。所以，通过用总光量该误差值进行规格化，就可以不怕光量变化。

图47是进行S－P的运算并根据该运算结果进行判别的电路。特别是适合于图41和图43的结构(投射光使用S偏振的光的情况)。

在这些结构中，主要是从被检测物体反射的正反射不的S偏振成分和扩散反射光的S偏振成分向受光元件20入射。向受光元件30入射的主要是从被检测物体反射的扩散反射光的P偏振成分。想检测的是正反射光成分。扩散反射光的S偏振成分与P偏振成分基本上相等。因此，可以进行S－P的运算。该运算由减法运算电路107进行，其运算结果输给判别电路104。

放大器102的放大倍数也可以取为放大器101的k倍(k为任意常数)。这时，在减法运算电路107中，便进行S－kP的运算。当在受光元件的前面设置偏振滤光器或者偏振光束分离器的S偏振反射率与P偏振透过率不同时，这种修正是有效的。

图48的电路是在将S偏振的光向被检测物体投射的结构中通过检测反射光的P偏振成分的比例来识别或判别被检测物体的电路。即，通过计算由被检测物体引起的扩散反射成分的比例，传感被检测物体表面的光泽程度。

在加法运算电路108中，进行P＋S的运算，在除法运算电路103中计算P/(P＋S)，并将该运算结果输入判别电路104。由于用总光量P＋S进行规格化，所以，不易受光量变化的影响。

通过将上述电路的判别结果进行组合，便可得到最终的判别结果。例如，在图45所示的电路中计算出S/P，当利用该值不能进行判断时(对于多个不同的物体S/P值的差别很小)，就用图47所示的电路计算S－P，进行试判别等。一个电路的判别结果也可以利用其他电路的判别结果进行确认。

下面，举出具体例子说明光学传感器装置的检测动作。

图49是斜入射型的传感器探头。和图39所示的相同的部分标以相同的符号，并且说明从略。不设置投光透镜和受光透镜。作为受光元件是带透镜的元件。发光元件10是发光二极管。

作为偏振光束分离器40，使用上述偏振光束分离器A。

被检测物体1是3种。即普通纸，涂布纸(高级纸)和光泽纸。所谓光泽纸，就是比涂布纸有光泽，作为一个例子，就是照片印刷等使用的纸。

从发光元件10向被检测物体1入射的投射光的入射角θ以非常接近于布儒斯特角的55°为标准。普通纸可以认为是扩散反射物体，所以，其反射光为随机偏振光，S偏振成分与P偏振成分的比例基本上是1比1。在涂布纸的表面上设有涂布材料(电介质)，所以，其正反射光为S偏振的。当然，在涂布纸的反射光中含有散射光，所以，也有P偏振成分，但是，S偏振成分的光多。光泽纸的反射光中S偏振成分的比例比涂布纸的多。

因此，用S/P表示S偏振成分与P偏振成分之比，对于普通纸设S/P＝1，对涂布纸为S/P＝1.5，对于光泽纸为S/P＝2。

设被检测物体1与传感器探头之间的距离变化±d。这时，从被检测物体1向传感器探头的受光光学系统的正反射光的反射角(向偏振光束分离器40入射的入射角)变化±θ。

设处于标准位置的被检测物体1与受光元件20或30这间的光轴上的距离为L，则40根据图49可以用如下几何数学式求出，即

Δθ = θ - ta n^{- 1} {\frac{L \cdot \sin θ - d \cdot \tan θ}{L \cdot \cos θ + d}}

式1这里，若取L＝15mm，d＝±1mm，θ＝55°，则Δ0约为±4°。计及光束直径，取Δθ＝±5°。

利用图45所示的电路根据运算结果S/P识别上述3种被检测物体。这里的S/P为(受光元件20的受光量)/(受光元件30的受光量)，称之为受光量比。

该受光量比可以根据下式求出，即

= \frac{R_{p} + h R_{s}}{T_{p} + h T_{s}}

……式2

其中，R_s为偏振光束分离器40的S偏振成分的反射率，T_s为S偏振成分的透过率(＝1－R_s)，R_p为P偏振成分的反射率(＝1－T_p)，T_p为P偏振成分的透过率。另外，h为被检测物体S/P值((即，h＝1，1.5和2)。

图50是随着被检测物体1变化±d＝±1mm，向偏振光束分离器40入射的入射角变化±5°时的受光量比对3种被检测物体所示的值。

图51是标准状态(被检测物体不变化的状态)下发光二极管10的发光中心波长偏移±10nm时的受光量比对3种被检测物体所示的值。

图52是发光二极管10的发光中心波长偏移-10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的图。

图53是发光二极管10的发光中心波长偏移+10nm时受光量比随入射角的变化如何变化的图。

由这些曲线图可知，不论在哪种情况下，只要将2个阈值设定为TH1＝1.10，TH2＝1.31，就可以根据S/P识别3种被检测物体。

即，即使有被检测物体与传感器探头之间的距离变化引起的向偏振光束分离器入射的入射角的变化和由于发光二极管的偏差引起发光波长变化，也可以识别普通纸、涂布纸和光泽纸。

在受光光学系统中设置受光秀镜，在聚焦光的光路中设置偏振光束分离器时，也可以获得和上述相同的结果。

下面，说明其他具体例子。

图54是利用光纤的传感器探头。在该传感器探头中，从发光元件发生的光利用投光用光纤11导引，从其端面出射。该出射光利用投光用透镜50进行聚焦。在该聚焦光路上设置只让S偏振成分透过的偏振滤光器51。从被检测物体1反射的正反射光入射到偏振光束分离器40上。其反射光从受光用光纤21的端面进入光纤21内，导引给受光元件(与受光元件20对应的元件)。偏振光束分离器40的透过光从受光用光纤31的端面进入光纤31内，导引给受光元件(与受光元件30对应的元件)进行接收。

被检测物体1是薄膜包装的包装箱或包装盒。包装箱的表面也有光泽。包装用薄膜是透明体，所以，包装箱用该薄膜包装时，正反射光中包含的S偏振成分比设有薄膜包装时高。

从投光透镜50发出的投射光以入射角θ＝20°入射到被检测物体I上时，其反射光中的S偏振成分与P偏振成分之比S/P对于包装箱的光泽表面的情况(没有薄膜包装)为3，有薄膜包装时为7。

图54所示的传感器探头可以检测包装箱有无薄膜包装。

传感器探头的规格定为检测距离D为10mm±3mm，被检测物体1的角度偏离为±3°，这是为了检查被检测物体1即包装箱在传送路上传送的过程中有无薄膜包装。被检测物体1在传送过程中位置发生偏离或摇动。

作为设计值，具有余量，定为检测距离D＝10mm±4mm角度偏离＝±4°。

被检测物体倾斜±4°时，其反射光的光轴如图55所示，倾斜±8°。即使有该倾斜，也必须在反射光可靠地入射进光纤21和31内的位置设置光纤21和31。

在检测距离D＝10mm±4mm的条件下，取光纤的直径为1.25mm时，则被检测物本1与光纤21，31的受光端面之间的光轴上的距离L约为25mm。

利用上述式1，取L＝25mm，d±4mm，θ＝20°，则Δθ为+5.5°～-6.5°。实际上，必需考虑光束直径等，所以，可以认为Δθ＝±7.5°。

判别电路可以使用图45所示的电路。因此，可将受光量比与阈值进行比较。

图56是作为偏振光束分离器40使用特性略差的上述偏振光束分离器F时的受光量比，横轴为向偏振光束分离器入射的入射角。

图57和图58是发光二极管的发光波长分别偏移-10nm和+10nm时的受光量比，以入射角(或检测距离)为横轴进行表示。

根据这些曲线图可知，即使发光元件的发光波长有±10nm的波长偏移，在入射角范围55°±10°的范围内，也可以判别有无薄膜包装。判别受光量比的阈值TH，例如设定为2.3。

图59是作为偏振光束分离器使用上述偏振光束分离器G时的特性。另外，为了提高偏振光分离比，采用在受光光学系统的受光元件之前设置偏振滤光器的结构。在接收偏振光束分离器的反射光的受光元件(相对于受光元件20)之前设置S偏振滤光器，在接收透过光的受光元件(相当于受光元件30)之前设置P偏振滤光器。

可以使用图47所示的电路，即，将从偏振光束分离器的S偏振反射光的受光量(与R_s成正比)减去P偏振透光光的受光量(与T_p成正比)后的值(称之为受光量差：任意标度与阈值进行比较)。

图60和图61是发光元件的发光波长分别偏移-10nm和+10nm时的受光量差。在图59—图61中，横轴为向偏振光束分离器40入射的入射角(或检测距离)。

根据这些曲线图可知，通过将阈值设定为T＝0.615，即使发光件的发光波长有±10nm的变化，至少在55°±7.5°的入射角范围内可以判别有无薄膜包装。

由此可知，使用上述偏振光束分离器A，F和G的光学传感器装置，不论发光元件的发光波长的偏差和入射角的扩展如何，都具有足够的偏振分离能力，从而可以正确地检测被检测物体。

(3)传感器探头的变化

下面，说明各种传感器探头的结构例子。

首先，说明反射型且为斜入射型的变化。

图62所示的传感器探头的结构与图39所示的传感器探头基本上相同。不同点在于投光用透镜50将投射光聚焦后投射到被检测物体1上。受光用透镜60将从被检测物体1反射回来的反射光聚焦。

按照这样的结构，可以很容易地目视投射光点。另外，投光效率高。特别是可以检测微小的间隔(例如，透明标记的接缝等)。

在图63所示的传感器探头中，在投光透镜50的前面设置偏振滤光器51。该偏振滤光器51使P偏振的光通过。

被检测物体1为透明体(除了双折射物体外)或者是具有镜面的物体时，在正反射光中不含有S偏振的光。被检测物体1是具有双折射的物体时，如果其双折射方向与P偏振不同，就会发生S偏振成分，并由受光光学系统的受光元件20接收。因此，图63的传感器探头可以检测双折射物质。

在图64所示的传感器探头中，投射光从投光用光纤11出射，倾斜地投射到被检测物体1上。在受光光学系统中，偏振光束分离器40的反射光和透镜光通过光纤21，31导引给受光元件。该传感器探头可以实现小型化。也可以设置投光用透镜对投射光进行聚焦。

在图65中，在装纳投光光学系统和受光光学系统的传感器探头的探头盒80上，形成用于限制从被检测物体1反射的反射光的开口81。该开口81的位置和大小形成为在被检测物体1位于标准位置时限制从被检测物体1反射的散射光等入射，主要使正反射光入射到偏振光束分离器40上。另外，该开口81还防止从被检测物体1反射的反射光的一部分未经偏振光束分离器40反射而直接入射到受光元什20上以及不透过偏振光束分离器40而直接入射到受光元件30上。上述普通纸、涂布纸、光泽纸的判别是非常微妙的。利用该开口81可以有效地将从被检测物体1反射的正反射光经过偏振光束分离器40导引给受光元件，进行正确的判别。

图66是探头盒80的具体结构。除了开口81外，还设有用于限制散射光等入射的突起82。

如果需要，可以在发光二极管10的前方设置偏振滤光器51。另外，还将阻断可见光的光学滤光器61安装在该开口81上(发光二极管10发光红外光时)。

如图65和图66所示，通过将接收从偏振光束分离器40反射的反射光受光元件20设置到比另一个受光元件30更靠近开口81的位置，便可使传感器探头尺寸缩小。

图67a是上述配置，图67b是将受光元件20和30对调后的配置。为了将从被检测物体反射的正反射光和扩散光全部导引给偏振光束分离器，在图67a中，可以使用开口的边缘或探头盒壁的一部分(突起等)位于a，b，c的位置，但在图67b中，必须移到d，e，f的位置。在图67a和图67b中，取受光元件的视角相同时，按照图67b的配置，则探头盒不能避免大型化。另外，光路也延长，所以，光的利用效率降低。

图68a是具有开口81的传感器探头的探头盒80，图68(b)和68(c)是开口81的形状。通过使开口81的形状与在被检测物体1上反射的正反射光束的截面形状基本上一致，可以取入更多的正反射光。被检测物体1向传感器探头移近时(用虚线表示)，正反射光的截面形状小，所以，开口81以与小的截面形状符合的为好。

图69a是在投射光的出口具有特定形状的开口83的探头盒80，图69b和69c是开口83的形状。由于投射光向斜上方投射，所以，离发光元件10越远越扩展。因此，为了使在被检测物体1的表面上光的照射宽度基本上一定，所以，开口83上离发光元件10越远的部分使其宽度越窄。

图70是在投射口设置限制投射光的宽度的柱面透镜53在受光口设置对反射光的扩展的长度方向的光聚焦的柱面透镜63的探头盒80。

下面，说明垂直入射型或接近垂直入射型的变化。

在图71所示的传感器探头70中，与图43所示的比较，不同之处在于在受光光学系统中，分别用光纤21，31接收偏振光束分离器40的反射光和透过光，并导引给受光元件20，30。可使传感器探头70实现小型化。发光元件10是带透镜式的。

图72是构成为可以接收更多正反射光的光学系统。投射光由透镜50略微扩展后，以接近于垂直的角度投射到被检测物体1上。从被检测物体1反射的正反射光由受光透镜60进行聚焦。在投光透镜50的前面，设有使S偏振成分透过的偏振滤光器51。利用在从被检测物体1反射的正反射光中含有的S偏振成分的量可以检测被检测物体1的表面的光泽程度。

图73是利用投光透镜50将投射光聚焦后投射到被检测物体1上的光学系统。

在图74中，未设投光透镜。在受光光学系统中，设有用于取入从被检测物体1反射的正反射光的开口板或狭缝64。通过开口的正反射光入射到偏振光束分离器40上。也没有设置受光透镜。

图75是使用光纤11，21，31的光学系统。利用用投光透镜50对投射光进行聚焦。设有受光透镜60。

图76是对受光用光纤21和31分别设置受光用透镜65，66的光学系统。偏振光束分离器40的反射光和透过光分别通过受光透镜65，66入射进光纤21，31。

图77是利用反射镜67反射偏振光束分离器40的透过光并通过透镜66导引给光纤31的结构。

图78是未设受光用透镜的光纤型的受光光学系统。

下面，说明透过型的传感器探头。

在图79中，透过型的传感器探头由投光头70A和受光头70B构成，投光头70A和受光头70B相隔一定距离相对地设置。检测位于这两个探头70A与70B之间的物体1。

在投光头70A中设置发光元件10和投光透镜50。利用投光透镜50使投射光平行化后，向受光头70B投射。也可以利用投光透镜50将投射光略微扩展，或者将其聚焦。

受光头70B包括受光透镜60、偏振光束分离器40和21个受光元件20，30，结构与上述受光光学系统相同。

在图79所示的结构中，检测相对于投射光的光轴倾斜地存在的透明体1。如上所述，透明体对于斜入射的光，P偏振成分的透过率大于S偏振成分的透过率。因此，通过计算受光元件20与30的输出之比S/P(或P/S，或者也可以是(P－S)/(P＋S)，P－kS，P－S等)并将该比值与阈值进行比较，可以判别被检测物体是否为透明体。

在图80中，在投光头70A的前面设置偏振滤光器51。该偏振滤光器51使对受光头70B的偏振光束分离器40定义的P偏振成分(或S偏振成分的光通过。这样，若使用线偏振的投射光，则可特别地如在反射型传感器探头中说明的那样，检测具有双折射的物体。例如，如图81所示，可以检测具有双折射的观尝瓶3。

图82是使用偏振光束分离器52代替偏振滤光器发生线偏振光的投光头。线偏振的投射光还可以用于检测使光散射的物体(雨、水、雾、雪、其他小粒子，表面粗糙的透明体等)。投射光可以如图示那样略微扩展，或者最好不扩展。

从使光散射的物体反射的散射光成为随机偏振的光。因此，若用S偏振或P偏振的投射光，如果存在散射物体，则出现与其正交方向的偏振成分。因此，通过计算2个受光元件20，30的输出信号之差，之比或其他运算(上述(S－P)/(S＋P)等)，并将其运算结果与阈值进行比较，便可检测散射物体的存在。

图83是在受光头70B中使用光纤21，31将偏振光束分离的反射光和透过光导引给受光元件20，30的结构。

图84a和图84b是投光光学系统的其他例子。

图84a使用激光二极管(半导体激光器)12作为发光元件。由于激光二极管的出射光是线偏振光，所以，不必使用偏振滤光器。另外，由于光可以传到远处，所以，可用于在很长的距离范围内进行检测。

图84b是用透镜54聚焦发光二极管10的出射光，并通过偏振滤光器51入射到偏振面保持光纤55的一端，从拉到适当位置的光纤55的另一端投射出线偏振的光。

图85a—图85e是受光光学系统的其他例子。

在图85a中，使用分瓣光电二极管20A代替2个受光元件20，30。

图85b是在偏振光束分离器40与受光元件30之间设置使P偏振成分通过的偏振滤光器32的结构。在偏振光束分离器40的透过光中含有S偏振成分，通过将其滤除，可以提高偏振分离特性。

图85c是将偏振光束分离器40与偏振滤光器32紧贴在一起形成一体化的结构。

图85d是在偏振光束分离器40与受光元件20之间设置使S偏振成分通过的偏振滤光器22的结构。这对在偏振光束分离器40的反射光中含有P偏振成分的情况是有效的。

在图85e是用偏振面保持光纤33将偏振光束分离器40的透过光导引给受光元件30的结构。同样，也可以使用偏振面保持光纤将偏振光束分离器40的反射光导引给受光元件20。

下面，说明受光光学系统另外的例子。

在图86中，在偏振光束分离器40的背面粘接着反射体41。该反射体41可以通过利用镜面，多层膜，全反射等而实现。

由受光透镜60聚焦并入射到偏振光束分离器40上的光中，反射光入射到受光元件20上，透过光经反射体41反射后入射到受光元件30上。可以将2个受光元件20，30设置到偏振光束分离器40的前方基本上相同的位置。

图87a和图87b是利用楔形透明基体的结构。在楔形基体43的一面形成具有偏振分离功能的电介质多层膜40B，在其另一面形成反射面。在图87a 中，可以将2个受光元件20，30分离开设置，在图87b中，使用分瓣光电二极管代替2个受光元件20和30。

图88a和图88b是利用棱镜的结构。在图88a中，两面形成具有偏振分离功能的电介质多层膜40B和反射膜41A的基板40A粘接在棱镜44的斜面上。在图88b中，受光透镜60也与棱镜44粘接在一起。另外，使用光纤21，31将反射光和透过光导引给受光元件。

特别在斜入射型的传感器探头中，基本上呈圆形截面的投射光倾斜地入射到被检测物体上，并且倾斜地反射后向受光光学系统入射。投射光扩展或聚焦时，若传感器探头与被检测物体之间的距离变化时，则经过偏振光分离器后入射到受光元件上的光每单位面积的强度发生变化。下面，说明对由于这种被检测物体的距离变化引起的反射光量变化进行修正的结构。

在图89a中，当被检测物体1远离传感器探头或趋近传感器探头时，入射到受光用光纤21或31上的反射光的角度发生变化(在图89a和下面所述的图89b，89c中，为了简单起见，省略了偏振光束分离器的图示)。因此，对准光量少的反射光的入射角设置光纤21或31，以使光量少的反射光最多地入射到光纤21或31，以使光量少的反射光最多地入射到光纤21或31的端面上。

图89b是倾斜地切割受光用光纤21或31的入射端面的情况。这时，将光纤21，31设置成也使光量少的反射光向着切割端面。

图89c是使用光纤束的例子。使光纤束的包皮变形，以使在光量少的反射光入射的地方增多光纤数。

在图90a中，使偏振光束分离器的透过率T_p或反射率R_s如图90b所示的那样随入射角而变化，以使在光量少的反射光的入射角上增大透过率T_p或反射率R_s。

图91是透过型光学传感器装置的例子。使投光透镜50具有象差，以使在受光头的位置上光强度分布基本上均匀。

在图92a，92b，92c中，作为投光用光纤，使用截面在投射光倾斜地投射的方向较长的光纤束11A。

图93是在受光光学系统的前面设置向右控制膜片(LCF)68的例子。向右控制膜片的透过率随入射角而异。使用防直射角度为零度的向右控制膜片68，该膜片68设置成从位于检测距离最长的位置处的被检测物体(用点画线表示)1反射的反射光(光量最少)向膜片68入射的入射角成为零度。

(4)光学传感器装置的应用

上述光学传感器装置有很多应用领域。下面，说明利用光学传感器装置的典型的装置例子。

图94—图95是检测普通纸的存在或判别用纸的种类(上述普通纸、涂布纸，光泽纸等)。

在图94a，用纸5在台板90上传送。反射式斜入射型的传感器探头70位于台板90的上方，向下方投射入射光。

台板90例如是镜面体(金属)。在传感器探头70中，使用线偏振(例如S或P偏振)的光作为投射光。由于镜面体保持入射光的偏振面，所以，反射光具有与投射光相同的线偏振。如果用纸5为普通纸，入射光将发生散射，所以，反射光变为接近于随机偏振的光。另外，即使用纸为涂布纸或光泽纸，也存在散射光。因此，出现与投射光的偏振方向正交的偏振方向的成分，该偏振方向的成分随用纸种类而变化，所以，可以检测用纸的存在与否及其种类的判断。

图94b是在用纸5的折返传送路线的途中设置传感器探头70的例子。用于折返传送的圆筒滚轮91也具有镜面。

图95a是将用纸5置于由电介质构成的台板92上的情况。从传感器探头70发出的投射光是随机偏振的光。当随机偏振的光入射到电介上时，其反射光中含的S偏振成分多。另一方面，在从用纸5(普通纸)反射的反射光中，S偏振成分和P偏振成分基本上相等。因此，可以检测用纸5是否存在，以及根据不同情况判别其种类(根据反射光中包含的S偏振成分的比例)。

在图95b中，在台板(例如金属)93的表面涂敷上涂料层94。在涂料层94上，S偏振成分的反射率也大于P偏振成分的反射率。

图96是用于检测在托盘95内是否存在装入的用纸5及其种类。检测原理与上述相同。

在打印机及复印机那样的印刷机器中(也可以是其他文字处理器、绘图机、传真机、记录器等)，可以用于检测装在用纸托盘95内的印刷对象物5是纸还是OHP薄膜(即，是透明体还是非透明物质)或纸的种类(普通纸，感热纸，涂布纸)。

传感器探头70设置在用纸托盘95的上方，进行印刷对象物的判别，并将判别结果输给印刷控制装置(图中未示出)。在进行印刷处理时，印刷控制装置根据该判别结果进行传送路线的机械参量、印字方式和印字浓度等参量的调整和设定。

也可以将传感器探头70设置在手动供纸部分或传送路径中进行印刷对象物的判别，从而进行上述参量的调整和设定。

图97是具有点针方式的印字头96的文字处理器的印字装置。传感器探头70设在供纸部及传送路线等处。

图98是具有感热头98的传真装置，传感器探头70面对着供给传送路线99设置。

图99是具有感光筒100的复印机的一部分，传感器探头70面对着供纸传送路线111设置。

在这些装置中，传感器探头70的输出信号输给用纸判别装置。用纸判别装置根据判别的用纸的种类，进行最佳的墨水量和感光筒的带电量等的调整。

下面，参照图100—图102说明印刷装置的墨水量的控制的一个例子。

图100是喷墨方式的印刷装置的结构的一部分。在向印刷部115传送的过程中，判别用纸5的存在及其种类。用纸的种类为前面说明过的普通纸，涂布纸和光泽纸。

传感器探头70设在用纸5的传感路线的途中。从传感器探头70传出的受光信号传送给判别电路112(关于该判别电路112的结构后面再作介绍，但这里的概念比图45—图48所示的判别电路104的范围宽)。用纸的种类的判别结果输给控制电路113。控制电路113包括CPU，存储器等。喷墨头114的墨水喷出量由控制电路113进行控制。

图101是判别电路112的结构例子。和图46所示的相同的部分标以相同的符号，并且省略说明。由脉冲发生电路117发生一定频率的脉冲，利用驱动电路118对发光元件10进行脉冲驱动。受光元件20，30的脉冲状输出信号由放大器119放大后，分别由解调电路120解调，变换为直流信号。解调电路120是取样保持电路。

除法运算电路103的输出输给比较电路121，122。在比较电路121，122中分别设定了阈值电平α，β。该阈值电平α，β与上述阈值TH1，TH2对应。当输入信号电平小于阈值电平α，β(0＜α＜β＜1)时，比较电路121，122分别输出1的信号。比较电路121，122的输出输给逻辑电路123。该逻辑电路123相当于上述判别电路104。

在逻辑电路123中，当除法运算电路103的输出小于阈值电平α时，输出信号a成为1，当除法运算电路103的输出介于α和β之间时，输出信号b成为1，当除法运算电路103的输出大于β时，输出信号c成为1。该判别信号a，b，c输入控制电路113。

控制电路113进行图102所示的处理，控制喷墨头114的墨水喷出量。在进行初始化处理(S401)后，读入判别信号a，b或c(S402)。信号a，b，c分别表示用纸5为普通纸，涂布纸和光泽纸。将这些判别结果在显示装置(图中未示出)上进行显示(S403，404)，并设定墨水喷出量(S405)。

通常，墨水喷出量按普通纸，涂布纸，光泽纸的顺序而增多。与用纸的种类对应的喷出量数据预先存储在存储器中，所以，根据判别结果从存储器中读出喷出量后，与此对应地控制喷墨头114的墨水喷出量(例如，控制加到压电元件上的电压)(S406)。

图103是通过利用光学传感器装置判别供给的用纸的种类，选择多个印字机组中适合于判别结果的机组进行驱动的印刷装置的一部分。

具有墨带盒129的印字头130的喷墨印字头131设在导引轴124上，可以自由移动。这些印字头130，131与由电机126驱动的同步皮连125连接，可以移送到任意的位置。用纸5绕过由进给电机128转动驱动的压纸滚轮127进行传送。

传送来的用纸5由传感器探头70进行检测，判别其种类。根据判别的用纸的种类，有选择地驱动某一方的印字头130或131。也可以设定为感光筒方式，感热方式及其他方式的印字头。

如图104所示，也可以采用使传感器探头70与印字头135一起移动的结构。

支持组件134支持在导引轴132上，可以自由移动，并且通过使丝杆133转动，可以移送到任意的位置。印字头135和传感器探头70安装在支持组件134上。

当传感器探头70检测到用纸5的侧边时，停止印字，进行用纸进给。再次移送印字头135进行印字，当传感器探头70检测到用纸的侧边时，停止印字，转为用纸进给。

也可以根据传感器探头70的输出信号判别用纸的种类，并与其对应地进行上述墨水喷出量的控制。

图105是用于检测用纸5偏离基准位置的偏移量δ的结构。基准位置可以利用微动开关136决定。微动开关136根据使支持组件134从检测的位置移送多远时传感器探头70检测到用纸5的侧边来计量偏移量ζ。

也可以只将传感器探头70设在支持组件134上，利用传感器探头70检测用纸5的前端边，后端边，两侧边。

图106是向热泵式空调机的应用例子。进行暖气运转时，制冷剂沿着四通阀141，室内热交换器142，节流装置143，室外热交换器144的路径流动。在进行冷气运转时，制冷剂沿着四通阀141，室外热交换器144，节流装置143，室内热交换器142的路径流动。制冷剂由压缩机140进行压缩。

室外热交换器144在进行暖气运转时起发热器的作用，利用室外风扇144a吸入外气，从外气中吸热。通过制冷剂将该热传递给室内热交换器142，室内热交换器142利用室内风扇142a将该热向室内放出。

在进行冷气运转时，室内热交换器142利用室内风扇142a吸入的热通过制冷剂供给室外热交换器144，因此，通过室外风扇144a向室外放出。

检测装置145检测室外热交换器144的结霜(或结露)状态，并将其检测结果输给控制电路146。控制电路146根据检测装置145的检测输出，控制四通阀141，切换制冷剂的流动方向。

检测装置145包括光学传感器装置。传感器探头70如图107a所示的那样，向室外热交换器的螺旋形散热片147照射光，并接收其反射光。借此检测结霜和结露。或者如图107b所示的那样，设置投光头70A和受光头70B，为了检测结霜，结露，投光头70A的投射光从室外热交换器的平板状散热器148之间通过后，由受光头70B接收。此外，传感器探头70也可以如图107c所示的那样设置，检测室外热交换器的波纹状散热器149的适当位置的结霜，结露状态。

图108是检测电路145的结构例子。在该电路中，与图45所示的相同的部分标以相同的符号，并省略说明。微分电路151检测除法运算电路103的输出的变化。据此，判别电路150检测有无结霜，结露及其速度。

控制电路146包括CPU，进行图109所示的除霜处理。

在暖气运转下，随着时间的经过，当在室外热交换器144上产生结露(霜)并成长累积起来时，由检测装置145检测其表面状态(S411)。控制电路146在检测到有霜附着时，就控制四通阀141，将制冷剂的流动方向切换为冷气运转方向，开始进行室外热交换器144的除霜(S142)。

监视检测装置145的输出，当除净了室外热交换器144的霜时(S143，144)，控制电路146再次切换四通阀141，再次开始暖气运转(S145)。

根据检测的结霜速度，控制室内风扇142a的风量及压缩机140的运转。

图111是应用于检测空调机的过滤器的网眼堵塞的例子。设置传感器探头70以使投射光投射到空调机152的过滤器153上。过滤器153是用树脂制成的，所以，在其反射光中包含的S偏振成分多)。当灰尘吸附到过滤器153上时，反射光便接近于随机偏振的光，所以，S偏振成分便减少。这样，便可测知灰尘吸附在过滤器153上。利用该检测信号便可进行报警显示等。

图111是应用于检测展示箱154的玻璃155上的雾(或霜)的例子。使用透过型传感器装置，投光头70A和受光头70B设在展示箱154的内侧前部。投光头70A的出射光入射到玻璃155上，反射后入射到受光头70B上。雾的检测原理与灰尘的情况相同。

图112—图116是在汽车内的空调机特别是用于除去在挡风玻璃的内表面上产生的雾的装置(除雾装置)中应用光学传感器装置的例子。

如图112所示，传感器探头70安装在汽车的挡风玻璃156上部设置的后视镜157的背面。该传感器探头70也可以设置在控制台板158上。

图113是传感器探头70的结构。该结构如前面说明的一样。在探头盒80内，发光元件10设在下部，受光元件20，30设在上部。通过这样设置，不会由于自然光(特别是太阳光)入射到受光元件20，30而引起误检测。

另外，在探头盒80的特定的位置形成开口81，以使投射光中只有在挡风玻璃156的内表面反射的光入射到受光光学系统内。若在该开口81处设置红外滤光器，只使投射光(红外光的情况)入射到受光光学系统中，则可进一步提高检测精度。

在图114中，从传感器探头70发出的受光信号输入判别电路159，检测有无雾及其程度如何。根据该检测结果，由控制电路160控制除霜器161。

图115是判别电路159的结构例子。与图101所示的判别电路基本上相同。不同点是设置3个比较电路162，163，164以及与之相配的逻辑电路123A的结构。

从传感器探头70的投光光学系统投射出S偏振的投射光。在挡风玻璃156的内表面没有雾时，反射光为S偏振的光，有雾时接近于随机偏振的光，所以，在反射光中包含的P偏振成分增多。因此，没有雾时(S－P)/(S＋P)的数值成为最大值，并且随着雾的程度增大而减小。

比较器162，163，164中设定的阈值电平满足α＞β＞γ的关系，当输入信号的电平分别大于α，β，γ时，分别发生为1的输出信号。从逻辑电路123A输出无雾，弱雾，中雾，强雾等4个等级的判别信号，并输给控制电路160。

控制电路160按图照116所示的顺序控制除霜器161。即，当检测到有雾时(S421，422)，根据其程度驱动除霜器161，将雾除去(S423)。如果雾消失了，除雾动作即告结束(S424，425)。根据雾的程度控制从除霜器161传送出来的热风的温度和风的强度。

如图117所示，也可以将传感器探头70设置到后窗玻璃165的左侧和右侧的下部附近。即使用热线加热器166加热后窗玻璃165，后窗玻璃的左，右侧下部的位置也是附着到后窗玻璃165上的雾最后留下的场所。通过检测该处的雾，可以可靠地检测后窗玻璃165上的雾的状态。

图118是控制热线加热器166的结构。接通点火开关(或指定的手动开关)174时，电池(电源)173的电能便供给脉冲发生电路175和控制电路172。当点火开关174接通时，脉冲发生电路175就对发光元件10进行脉冲驱动，使之发生闪烁。

发光元件10的投射光在后窗玻璃165的内表面上反射后，通过偏振光束分离器由受光元件20，30接收。判别电路171与图115所示的相同。控制电路172控制与判别的雾的程度对应的电流流过热线加热器166。

通过对发光元件10进行脉冲驱动，可以仅在被驱动的时间内由运算电路171进行运算，从而可以抑制外界散射光的影响。

图119是检测附着到汽车挡风玻璃的外表面上的雨滴，控制刮水器的应用例子。

传感器探头70安装在后视镜157的背面。为检测附着在挡风玻璃的前面(外面)的雨滴，在传感器探头70的探头盒80上形成开口81，用以接收从玻璃156的外表面反射的反射光。传感器探头70也可以固定在玻璃156的内表面上。

判断电路177和雨滴的判别原理和前面说明过的检测雾的情况相同。

控制电路178根据判别结果按图120所示的顺序控制刮水器驱动装置179，驱动刮水器(雨刷器)183。

即，当检测到挡风玻璃156上有雨滴时(S431，432)，设定与检测的雨滴量对应的刮水器速度，驱动刮水器183(S433，434)。通常，雨滴量越多，使刮水器度度越快。反复进行上述动作，直至检测不到雨滴为止(S435)，当检测不到时，就停止驱动刮水器183(S436)。

图121是执行上述刮水器控制的硬件电路。和图115所示的相同的部分标以相同的符号，并省略说明。

计数器180计数刮水器的动作次数。在从计数器180的计数值达到指定值的时刻少许延迟的时刻，定时器181发生采样脉冲，并复位。采样保持电路182对在输入采样脉冲的时刻的除法运算电路103的输出进行采样，并保持到输入下一个脉冲时为止。采样保持电路182的输出传送给比较电路162—164。刮水器183被刮水器驱动装置179根据新的判别结果进行驱动。控制电路178A根据判别结果决定刮水器速度，并输给刮水器驱动装置。

这样，在刮水器183往复运动指定次数的期间，以相同的速度驱动。从而不会给驾驶员造成不快感(刮水器速度频繁地切换所造成的不快感)。

图122—图124是将光学传感器装置应用于汽车的防摇制动器系统的例子。

如图122所示，传感器探头70面向下方安装在汽车车体的下面。

在图123中，从传感器探头70向路面投射S偏振的光。路面干燥时，因路面为凹凸面，所以，反射光为随机偏振的或接的于随机偏振的状态。路面被水浸湿，或路面上有积水时，由于正反射光成分增多，所以，反射光中S偏振成分增大。

判别电路184进行S/P运算。当S/P大于1时，则路面被水浸湿，随着S/P值增大，湿润度增大。判别电路184将S/P值变换为湿润度后输给控制电路185。

控制电路185进行图124所示的制动控制处理。从判别电路184读入湿润度信号，计算与湿润度对应的制动力P_s(S441，442)。也可以预先将湿润度与最佳制动力的对应表存储到存储器中，求出最佳制动力。

表示驾驶员踩了制动器的信号从制动器186传出时(S443)，判断是否利用踩制动器的力急剧地增大而紧急制动(S444)，是紧急制动时，则控制制动器186使用前面求出的制动力P_s进行制动(S445)，不是紧急制动时，根据驾驶员踩的力控制制动器(S446)。这样，在湿润状态下，便可减轻踩紧急制动时产生的滑动。

即使传感器探头70的投射光为随机偏振的光，也可以根据S/P求出湿润度。

图125是进行图124所示的处理的硬件电路。已说明过的电路不再重复说明。

除法运算电路103计算S/P，并将其结果输给CPU190。CPU190将S/P变换湿润度。

踩制动器186的力Q由传感器进行检测。该力Q与指定的阈值K1在比较电路194中进行比较。踩的力Q的微分值dQ/dt由微分电路192进行计算，该微分值在比较电路193中与指定的阈值K2进行比较。

当力Q大于K1，并且微分值dQ/dt大于K2时，判定为紧急制动，紧急制动信号从“与门”电路195输给CPU190。

在紧急制动时，CPU190控制制动器驱动装置191将与湿润度对应的制动力传递给轮胎。

图126和图127是将光学传感器装置应用于检测瞌睡的例子。

为了在道路面上分出车道线，沿道路有白线或黄线。当该装置在一定时间以内检测到指定次数以上的白线或黄线时，就作为驾驶员已处于瞌睡状态而输出警报。

在从白线或黄线反射的反射光中包含的S偏振成分多。在图126中，当S/P值大于指定值时，判别电路196便根据从传感器探头70输出的受光信号判定为检测白线或黄线，并将其结果输给控制电路197。

控制电路197包括CPU，每隔一定时间(例如每隔1秒)执行图127所示的处理。

设测量时间的计数器为t，上述一定时间为n，计数检测到白线或黄线的次数的计数器为P，该计数值P的阈值为K。

当检测到白线或黄线时(S452)，计数器P的计数值增大(S453)，判断计数器P的新数值是否达到阈值(S454)。

如果计数器P的值未达到阈值K，就使计数器t的计数值增大(S456)。

当计数器P的值达到阈值K时，从报警器198发出警报。警报可以利用蜂鸣器、合成声音引起的注意、显示灯的闪烁等来实现。

达到一定时间n时，计数器t归零(S457)。

图128是执行图127的处理的硬件电路。

除法运算电路103的输出在比较电路201中与阈值K3进行比较，如果超过了阈值K3，就从比较电路201发出输出信号。

脉冲发生电路203每隔例如1秒发生1个脉冲。发生该脉冲时，比较电路201的输出通过“与门”电路202输给计数器205。计数器205的计数值在比较电路206中与报警阈值K进行比较，如果超过K，报警器198就发出警报。

分频电路204计量上述一定时间n，所以，将输入脉冲进行n分频。利用分频电路204的输出，使计数器205复位。

图129—图131是关于无人传送车(运行体)的操舵操制的应用例子。

在无人车的运行路上，设有用于导向的白线(有光泽的涂料或金属线)。2个传感器探头70a，70b安装在无人车的车体下面，无人车正确地运行时，从这2个传感器探头发出的投射光斑SPa，SPb以相对的面积照射到白线210上(见图130)。

判别电路211a，211b根据从传感器探头70a，70b输出的受光信号输出表示S/P等的信号P_a，P_b。信号P_a，P_b输出控制装置212。

控制装置212包括CPU，对操舵装置213进行图131所示的操舵控制。

P_a＝P_b＝0时，由于偏离导向或者出现异常，所以，停止运行(S461)。

R_s＝P_b时，由于在正确地运行，所以，继续照直前进(S462，464)，P_a＞P_b时，由于偏向右侧，所以，向左操舵，反之，则向右操舵(S463，465，466)。

图132—图134是检测粘在纸币上的胶带的例子，例如，设在取款机等的纸币处理装置内。

纸币传送路的指定位置是传感部，传感器探头70a，70b设在该处传送路的两侧。由于被传送的纸币的朝向不确定，另外，胶带粘在纸币的哪一面也不知道，所以，将传感器探头70a，70b设在传送路的两侧。从传感器探头70a，70b发出的投射光投射到被传送的纸币的面上。

判别电路215a，215b分别根据传感器探头70a，70b的受光信号计算S－P，，S/P或(S－P)/(S＋P)。如图1 33所示的那样若胶带6a粘在纸币6上，则这些值成为很高的数值。当这些值超过阈值时，判别电路215a，215b就输出胶带检测信号。

胶带检测信号经过“或门”电路216输给包含CPU的控制电路217。控制电路217进行图134所示的处理。

如果在纸币投入口等处存在纸币，就将该纸币一张一张地向传感部传送(S471，472)。当若从判别电路215a或215b输入胶带检测信号时(S473，474)，就由传送控制装置219将该纸币送回投入口或退出口，或者传送到纸币回收箱内(S475)，同时，在显示装置218上显示出该内容。

图135是胶印印刷装置的一部分。

在胶印印刷装置中，湿润水和墨水的供给量的平衡对胶印印刷的质量影响很大。为了保持良好的印刷状态，湿润水量必须根据印刷物的条件、纸的种类、墨水的种类等而改变。为了调整湿润水量，必须测量印版滚筒的版面上的水膜厚度。

印版滚筒225的版面上的水膜厚度可以利用传感器探头70进行检测。传感器探头70的投射光投射到版面上。判别电路221计算S/P或(S－P)/(S＋P)。如果这些值大，则水膜厚度大。

计算出的S/P等值输给包含CPU的控制装置222。控制装置计及这时的印刷条件，根据S/P等值通过供水滚轮驱动装置223控制供水滚轮224的转动速度，以使获得适当的水膜厚度。

图136—图138是生产线中的检查装置。本例是用于检查在产品7的表面上涂料是否涂得合适。也可以像上述那样在检查有无包装薄膜等的生产线上应用光学传感器装置。

在生产线230中，产品7顺序传送。在检查位置，将传感器探头70设置得可以将投射光投射到被传送的产品的表面上。

从传感器探头70输出的受光信号输给判别电路234，在判别电路234中，计算例如S/P值。如果在产品的表面正确地涂上了涂料，则该值大于阈值。反之，则该值小于阈值。

控制器235包括CPU，进行图138所示的处理。

先将用于计数产品的总数T、合格产品数R、不合适产品数F的计数器初始化(S481)。

当产品7到达检查位置时(S482)，根据判别电路234的信号判断产品7的合格，不合格(S483)。如果是合格产品，计数器R的计数值就增加1(S484)。如果不合格产品，就驱动推进器232，将不合格产品传送到不合格产品传送路231上(S486)。并且，计数器F的计数值增加1(S487)。然后，计数器T的计数值增加1(S485)。

也可以不根据判定结果切换产品的传送方向，而根据S/P值进行下一工序的喷涂控制。

如图139所示，也可以根据传感器探头70的输出信号检测在生产线240上有无传送的透明胶片(薄片)8。

Claims

1.一种光学传感器，其特征在于：包括投光光学系统和受光光学系统。投光光学系统用于将光向被检测物体投射；受光光学系统用于接收被检测物体的反透光、透射光或散射光。

投光光学系统至少包含输出投射光的发光元件；

受光光学系统包括偏振光束分离器、第1受光元件和第2受光元件。偏振光束分离器用于将被检测物体的反射光、透射光或散射光分离为以相对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束，其光分离特性在使用的入射光范围内实际恒定；第1受光元件用于接收上述第1光束；第2受光元件用于接收上述第2光束。

2.按权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于：上述偏振光束分离器在上述发光元件的投射光的波长扩展的范围内，具有在使用的入射角范围内实际上恒定的上述光分离特性。

3.一种光学传感器装置，其特征在于：包括投光光学系统和受光光学系统。投光光学系统用于将光向被检测物体投射；受光光学系统用于接收被检测物体的反射光、透射光或散射光。

投光光学系统至少包括输出投射光的发光元件；

受光光学系统包括偏振光束分离器、第1受光元件和第2受光元件。偏振光束分离器用于将被检测物体的反射光透射光或散射光分离为以相对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束，其光分离特性在上述发光元件的投射光波长的扩展范围内实际上恒定；第1受光元件用于接收上述第1光束；第2受光元件用于接收上述第2光束。

4.按权利要求1—3的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：具有根据上述第1和第2受光元件的输出信号，输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号的判别装置。

5.按权利要求1—4的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：上述投光光学系统设置成可以将投射光倾斜地或基本上垂直地投射在被检测物体的表面上，上述受光光学系统设置成可以倾斜地或基本上垂直地接收来自被检测物体表面的反射光或散射光。

6.按权利要求1—4的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：上述投光光学系统与上述受光光学系统相隔一定间隔相对地设置。

7.按权利要求1—6的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：上述光分离特性利用上述第1光束中包含的S偏振成分的光量与入射到上述偏振光束分离器上的S偏振成分的光量之比表示的第1比率、上述第2光束中包含的P偏振成分的光量与入射到上述偏振光束分离器上的P偏振成分的光量之比表示的第2比率或上述第1地率与上述第2比率之比表示，

上述第1比率和上述第2比率中至少一方或上述两者之比实际上保持为恒定。

8.按权利要求7所述的光学传感器装置，其特征在于：上述第1比率、第2比率和两者之比利用将上述发光元件的发光频谱和上述受光元件的分光灵敏度特性相乘后对波长积分而得到的值进行表示。

9.按权利要求1—8的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：具有投光透镜，利用投光透镜将投射光聚焦、发散或平行化后进行投射。

10.按权利要求1—9的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：具有将随机偏振的投射光变换为线偏振的投射光的起偏器。

11.按权利要求1—10的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：从上述发光元件出射的光导引给投光用光纤，投射从该光纤的端面出射的光。

12.按权利要求1—11的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：具有将向上述受光光学系统入射的光聚焦的受光透镜。

13.按权利要求12所述的光学传感器装置，其特征在于：上述偏振光束分离器设置在上述受光透镜的聚焦光的光路上。

14.按权利要求1—13的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：上述第1光束和第2光束分别由受光用光纤导引给上述第1和第2受光元件。

15.按权利要求1—14的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：至少具有设在上述第1受光元件前面的允许S偏振的光通过第1检偏装置和设在上述第2受光元件前面的允许P偏振的光通过的第2检偏装置中的任何一种。

16.按权利要求1—15的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：具有与上述偏振光束分离器的上述第1或第2光束的出射一侧的面相对地设置在反射体，利用该反射体反射上述第1或第2光束。

17.按权利要求1—16的任一权项所述的光学传感器装置，其特征在于：在上述受光光学系统的前面形成用于限制入射光的开口。

18.光学传感器装置，其特征在于：包括投光光学系统和受光光学系统。投光光学系统用于将光向被检测物体投射；受光光学系统用于接收被检测物体的反射光、透射光或散射光。投光光学系统至少包括输出投射光的发光元件；

受光光学系统包括偏振光束分离器、第1受光元件和第2受光元件。偏振光束分离器用于将被检测物体的反射光、透射光或散射光分离为以相对于其入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束；第1受光元件用于接收上述光束；第2受光元件用于接收上述第2光束。

19.按权利要求18所述的光学传感器装置，其特征在于：具有根据上述第1和第2受光元件的输出信号，输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号的判别装置。

20.一种传感方法，其特征在于：将投射光向被检测物体投射；使用光分离特性在使用的入射角范围内实际上恒定的偏振光束分离器，将被检测物体的反射光、透射光或散射光分离为以相对于上述偏振光束分离器的入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束；根据被分离的第1光束的光量和第2光束的光量输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号。

21.按权利要求20所述的传感方法的特征在于：使用具有在上述发光元件的投射光波长的扩展范围内、在使用的入射角范围内实际上恒定的上述光分离特性的偏振光束分离器。

22.一种传感方法，其特征在于：将投射光向被检测物体投射；使用光分离特性在投射光的波长扩展的范围内实际上恒定的偏振光束分离器，将被检测物体的反射光、透射光或散射光分离为以相对于上述偏振光束分离器的入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束；根据被分离的第1光束的光量和第2光束的光量输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号。

23.一种传感方法，其特征在于：将投射光向被检测物体投射；使用偏振光束分离器将被检测物本的反射光、透射光或散射光分离为以相对于上述偏振光束分离器的入射面的S偏振成分为主的第1光束和以P偏振成分为主的第2光束；根据被分离的第1光束的光量和第2光束的光量输出关于有无被检测物体、表面状态或材质的信号。

24.一种物体识别装置，其特征在于：将权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置设置在物体的传送路线上，根据上述光学传感器装置的输出信号识别被传送的物体。

25.一种印刷装置，其特征在于，将权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置设置在印刷媒体的传送路线上，根据上述光学传感器装置的输出信号检测印刷媒体的边缘或位置偏离。

26.按权利要求25所述的印刷装置，其特征在于：上述光学传感器装置保持为与印刷头一起运动。

27.一种印刷装置，其特征在于：具有权利要求1—19的任一项所述的光学传感器装置，根据上述光学传感器装置的输出信号判别印刷媒体的种类的判别装置和根据上述判别装置的判别结果控制印刷条件的控制装置。

28.一种空调装置，其特征在于：具有设置成可以判别结露媒体或结霜媒体的表面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制空调运转条件的控制装置。

29.一种温度或温度控制装置，其特征在于：具有热交换器、判别上述热交换器的表面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置和根据上述光学传感器的输出控制运转条件的控制装置。

30.一种车辆，其特征在于：具有设置成可以判别车辆的窗玻璃上内侧表面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置、除去上述窗玻璃上的雾气的除雾装置和根据上述光学传感器装置的输出控制上述除雾装置的控制装置。

31.一种车辆，其特征在于：具有设置成可以判别车辆的窗玻璃的外侧表面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置、清洁上述窗玻璃的外侧表面的车窗刮水器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制上述车窗刮水器装置的动作的控制装置。

32.一种车辆，其特征在于：具有设置成可以判别路面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置、检测车辆的运转操作状态的检测装置和根据上述光学传感器装置的路面状态判别结果及上述运转操作状态检测装置的运转状态检测结果控制与上述运转操作关连的调节器的驱动的控制装置。

33.一种车辆，其特征在于：具有设置成可以检测在路面上标出的标志等的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置、向驾驶员发出警告的警告装置和根据上述光学传感器装置的输出控制警告装置的控制装置。

34.一种运行体，其特征在于：具有检测与沿运行路线设置的导向物的偏离的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的偏离检测信号控制操舵的控制装置。

35.一种纸币处理装置，其特征在于：具有检测纸币的表面的上述权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制装置的动作的控制装置。

36.一种胶印印刷装置，其特征在于：具有固定印刷原版的印版滚筒、向印刷原版供给湿润水的湿润水供给装置、检测印刷原版的表面的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置和根据上述光学传感器装置的输出控制湿润水供给装置的控制装置。

37.一种检查装置，其特征在于：具有设置成可以判别在传送路线上传送的物品的表面状态的权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置、改变被传送物品和传送方向的方向变更装置和根据上述光学传感器装置的判别结果控制上述方向变更装置的控制装置。

38.一种检查方法，其特征在于：利用权利要求1—19的任一权项所述的光学传感器装置判别在传送路线上传送的物品的表面状态，根据该判别结果控制物品的传送方向。