JP2000028317A

JP2000028317A - 光式センサ

Info

Publication number: JP2000028317A
Application number: JP10192892A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Inoue; 祐一井上; Satoshi Yoneda; 聡米田; Michitoshi Okada; 道俊岡田; Koichi Egawa; 弘一江川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】物体の大きさにかかわらず物体までの距離を
正確に測定できるようにすること。【解決手段】投光手段１１よりスリット板１５を用い
てスリットビームを検出域に照射する。受光手段１７を
スリットと垂直な方向に配置しておき、検出域の検出物
体からの反射光を２次元受光手段であるＣＣＤ２０で受
光する。ＣＣＤ２０の受光信号を一旦画像メモリ２３に
保持し、投光手段１１から遠い側のピーク値を算出する
ことによって検出物体までの距離を算出することができ
る。又ピーク値の受光分布に基づいて検出物体の段差や
高さ，厚さ等も検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は検知領域に存在する
物体に向けて光を出射し、その反射光を受光することに
よって物体までの距離や物体の厚さ，物体の種類等を測
定するようにした光式センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の物体までの距離を検出する光式変
位センサは、光ビームを検知領域に照射し、それと一定
距離隔てて配置された位置検出素子であるポジションセ
ンシティブディバイス（ＰＳＤ）に得られる反射光の受
光位置に基づいて、物体までの距離を検知するようにし
ている。図１５は従来の光式変位センサの構成を示すブ
ロック図である。本図において光源駆動回路１より投光
素子２を駆動して集束レンズ３を介して検知領域に光ビ
ームを照射しており、これと所定角度隔てた位置に受光
レンズ４を介して位置検出素子としてＰＳＤ５を配置す
る。このとき光ビームの照射方向に物体があれば反射光
が得られるが、物体の位置によってＰＳＤ５の受光位置
が変化し、その両端の電流出力も変化する。従ってＰＳ
Ｄ５の両端に得られる光電流出力をＩ／Ｖ変換器６ａ及
び６ｂによって電圧信号に変換し、その出力を加算器
７，減算器８によって加算及び減算する。そしてこれら
の出力の比を割算器９によって算出することによって、
物体までの変位を示す信号を出力している。こうすれば
物体の表面の反射率や受光量の総和にかかわらず受光信
号を正規化して、物体までの距離又は変位に対応する信
号が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光式
変位センサにおいては、光ビームの照射位置に対象とな
る物体が存在していなければ物体までの距離は検出する
ことができない。例えばベルトコンベアを用いて物体を
搬送する場合には、光ビームが物体に照射されるように
載置する必要がある。しかし光ビームの出射範囲が狭い
ため、検出物体がビームの照射位置から外れて通過して
しまう可能性があり、検出物体に光ビームが照射されな
ければ物体までの距離を検出することができなかった。
又検出物体の頂点までの距離を検出する場合には、検出
物体の頂点に光ビームを照射する必要があるが、正確に
頂点位置に光ビームを照射することが難しく、頂点まで
の距離を正確に検出することは困難であるという問題点
があった。

【０００４】又検出物体の表面に段差があり、その高さ
を検出する場合には、従来は２台の光式センサを用いて
夫々異なった２箇所までの距離を求め、その差によって
段差を検出する必要がある。しかしこの方法では２台の
光式センサが必要となり、価格が上昇するだけでなく、
２台の光式センサを取付けるスペースを確保する必要が
あるという問題点があった。

【０００５】これらの問題を解決するために、光ビーム
を一定の方向にスキャニングし、スキャニング中の投光
タイミング毎に受光手段の出力信号に基づいてスキャニ
ングの各点の距離情報を求めるようにした光式センサも
提案されている。しかしこのようなスキャニング方式に
よれば、スキャニングをしている間に各点の測定タイミ
ングがずれるため、同一のタイミングで距離を検出する
ことは不可能であった。更に光ビームをスキャニングす
るためポリゴンミラーやモータ等が必要となり、投光手
段が大型で複雑になるという欠点があった。

【０００６】又検出物体が入射光を正反射する正反射物
体である場合、図１６に示すように物体に対して投光ビ
ームを傾け、物体からの正反射光を受光するようにすれ
ば正反射物体の表面から十分な反射光が受光できる。し
かし透明なガラス板等の物体の場合には、その裏面から
の反射光も同時に受光することとなる。従ってＰＳＤ５
の位置に対して図１７（ａ）に示すように表面に対応す
るｘ_s及び裏面のｘ_bにピークを持つ反射光が得られ
る。ＰＳＤ５では受光した光の重心の位置ｘ₁が電流出
力として得られ、この光電流がＩ／Ｖ変換器６ａ，６ｂ
によって電圧信号に変換される。このため結果的に物体
までの距離出力はガラスの表面より遠いものとして検出
されてしまうという欠点があった。

【０００７】特にガラス板の背景に不透明の物体が存在
する場合には、例えば図１７（ｂ）に示すように背景の
不透明物体からの反射光（ｘ₀）の方がガラス表面の反
射光のレベルより大きく、受光の重心位置が例えばｘ₂
のように大きくずれるため、透明ガラス板の正確な変位
や距離の測定ができなくなるという欠点があった。

【０００８】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、請求項１，２の発明は検出物
体までの距離を正確に測定することができるようにする
ことを目的とする。又請求項３の発明は、検出物体の段
差や高さ，厚さを算出できるようにすることを目的とす
る。更に請求項４の発明は、検出対象が既知の屈折率の
透明物体である場合に、その厚さを正確に測定できるよ
うにすることを目的とし、請求項５，６の発明は検出さ
れた透明物体の厚さからその屈折率や材質を測定できる
ようにすることを目的とする。更に請求項７の発明は、
検出域に複数の透明物体が重ねられている状態を検出す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、投光手段と受光手段及び信号処理手段を備えた光式
センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記
受光手段との並び方向に対して垂直方向に細長く伸びた
スリットビームを検出域に出射するものであり、前記受
光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集光手段
と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手段とを
有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受
光手段上の受光量分布のうち前記投光手段から遠い側の
反射光の分布状態から検出域に存在する検出物体までの
距離を求めることを特徴とするものである。

【００１０】２次元受光手段とは、受光面上の２次元座
標で表される各位置における受光量を電気信号に変換し
て位置毎の受光量がわかるように出力する２次元のイメ
ージセンサである。以下においても同様である。

【００１１】信号処理手段は、投光手段と受光手段との
間の距離を基線長とし三角測量の原理によって検出物体
までの距離を求める。２次元受光手段上の受光量分布の
うち投光手段から遠い側の分布状態を用いることによ
り、スリットビームに照射された検出物体の各部分まで
の距離が一定でない場合には、その中の最も近い距離を
検出物体までの距離とする。

【００１２】前記信号処理手段は、前記２次元受光手段
上の受光量分布を前記並び方向に集約した１次元受光量
分布を求め、前記１次元受光量分布の前記投光手段から
最も遠いピーク位置から、検出域に存在する検出物体ま
での距離を求めるようにすることができる。ピークが１
つしか存在しない場合には、そのピークの位置を上記最
も遠いピーク位置とする。

【００１３】本願の請求項２の発明は、投光手段と受光
手段及び信号処理手段を備えた光式センサであって、前
記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び方
向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを検
出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出
域からの反射光を集光する集光手段と、前記集光手段を
介して受光する２次元受光手段とを有するものであり、
前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の前記並び
方向に沿った複数の平行線上の１次元受光量分布から各
平行線上の受光量分布のピーク位置を求め、これらのピ
ーク位置の平均位置に基づいて検知領域に存在する物体
までの距離を算出することを特徴とするものである。

【００１４】前記信号処理手段は、前記２次元受光手段
上の前記並び方向に沿った複数の平行線上の１次元受光
量分布を取得し、前記１次元受光量分布のピーク位置を
求め、これらのピーク位置の前記投光手段から遠い側の
分布状態から、検出域に存在する検出物体までの距離を
求める。

【００１５】「前記２次元受光手段上の前記並び方向に
沿った複数の平行線」とは、スリットビームの光軸と受
光手段とを含む平面に平行な、２次元受光手段上の複数
の平行線の意味である。以下においても同様である。

【００１６】本願の請求項３の発明は、投光手段と受光
手段及び信号処理手段を備えた光式センサであって、前
記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び方
向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを検
出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出
域からの反射光を集光する集光手段と、前記集光手段を
介して受光する２次元受光手段とを有するものであり、
前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の受光量分
布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の受光分布
とこれよりも前記投光手段に近い側にある第２の受光分
布とから、検出域に存在する検出物体の段差、高さ又は
厚さを求めることを特徴とするものである。

【００１７】通常、上記第１の受光分布は投光手段から
最も遠い部分の分布状態であり、上記第２の受光分布は
投光手段から最も近い部分の分布状態である。しかし段
差，高さ又は厚さを構成する距離（検出物体までの距
離）が３つ以上ある場合には、その距離の数に応じて特
徴的な受光分布が現れるから、その中から目的に適う受
光分布の部分を選択して第１の受光分布、第２の受光分
布とすればよい。特に厚さを求める場合に背景からの反
射がある場合には、上記第１の受光分布は投光手段から
最も遠い部分の分布状態、上記第２の受光分布は投光手
段から２番目に遠い部分の分布状態とするのがよい。

【００１８】信号処理手段は、投光手段と受光手段との
間の距離を基線長とし三角測量の原理を利用する。第１
の受光分布に対応する距離と第２の受光分布に対応する
距離とを夫々求めてこれらの距離の差を求めてもよい
し、２次元受光手段上の第１の受光分布と第２の受光分
布との間隔から直接高さ，段差又は厚さを求めてもよ
い。

【００１９】厚さを求めることができるのは検出物体が
透明な板状である場合である。厚さを求める場合には、
検出物体の表面に対して斜め方向からスリットビームを
投光するのがよい。又受光手段は、検出物体からの正反
射光を受光するようにする。

【００２０】前記信号処理手段は、前記２次元受光手段
上の前記並び方向に沿った複数の平行線上の１次元受光
量分布を取得し、前記各１次元受光量分布のピーク位置
を求め、これらピーク位置の前記投光手段から遠い側の
分布状態と前記投光手段から近い側の分布状態とから、
検出域に存在する検出物体の段差，高さ又は厚さを求め
るようにすることができる。

【００２１】又、前記信号処理手段は、前記２次元受光
手段上の受光量分布を前記並び方向に集約した１次元受
光量分布を求め、前記１次元受光量分布の第１のピーク
位置と第２のピーク位置とから、検出域に存在する検出
物体の段差，高さ又は厚さを求めるようにすることがで
きる。

【００２２】第１のピーク状態及び第２のピーク状態の
意味は、上に説明した第１の受光分布及び第２の受光分
布についての説明に準じて理解される。

【００２３】本願の請求項４の発明は、投光手段と受光
手段及び信号処理手段を備えた光式センサであって、前
記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び方
向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを検
出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出
域からの反射光を集光する集光手段と、前記集光手段を
介して受光する２次元受光手段とを有するものであり、
前記信号処理手段は、対象となる透明物体の屈折率を保
持する屈折率保持手段を有し、前記２次元受光手段上の
受光量分布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の
受光分布とこれより前記投光手段に近い側にある第２の
受光分布、及び前記屈折率保持手段に保持されている屈
折率に基づいて検出物体の厚さを算出することを特徴と
するものである。

【００２４】更に、前記信号処理手段に対して対象物の
屈折率を入力する屈折率入力手段を備えるようにするこ
とができる。

【００２５】本願の請求項５の発明は、投光手段と受光
手段及び信号処理手段を備えた光式センサであって、前
記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び方
向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを検
出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出
域からの反射光を集光する集光手段と、前記集光手段を
介して受光する２次元受光手段とを有するものであり、
前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の受光量分
布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の受光分布
とこれより近い側にある第２の受光分布とから、透明物
体の厚さを算出し、算出された厚さに基づいて検知域に
存在する所定の厚さの透明物体の屈折率に対応する値を
求めることを特徴とするものである。

【００２６】屈折率に対応する値は、屈折率の絶対値だ
けでなく、屈折率の大小を表す相対値でもよい。

【００２７】検出物体の厚さがわかっている場合には屈
折率を求めることができる。又厚さの絶対値はわからな
くても、複数の検出物体間で厚さが一定であることがわ
かっていれば、検出物体間の屈折率の大小を知ることが
できる。

【００２８】信号処理手段に対して検出物体の厚さを入
力する厚さ入力手段を設けてよい。

【００２９】本願の請求項６の発明は、請求項５の光式
センサにおいて、前記信号処理手段は、前記屈折率判別
処理で判別された屈折率に対応する値に基づき検出物体
の材質を判別することを特徴とするものである。

【００３０】請求項６の光式センサは、特定の材質の検
出物体とそれ以外の材質の検出物体とを判別したり、複
数の特定の材質の検出物体を材質毎に判別したりするこ
とに用いることができる。

【００３１】本願の請求項７の発明は、投光手段と受光
手段及び信号処理手段を備えた光式センサであって、前
記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び方
向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを検
出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出
域からの反射光を集光する集光手段と、前記集光手段を
介して受光する２次元受光手段とを有するものであり、
前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の並び方向
に沿った受光量分布に３つ以上のピーク値が存在するこ
とに基づいて透明な検出物体が重ねられて配置されるこ
とを検出することを特徴とするものである。

【００３２】上記いずれの光式センサも、投光手段，受
光手段及び信号処理手段を１つのケースに収めたセンサ
とて構成することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態による光式センサ１０の全体構成
を示すブロック図、図２はその使用状態を示す斜視図で
ある。後述する各実施の形態においても基本的な構成は
同一である。図１において投光手段１１は、駆動回路１
２によって駆動される発光ダイオードやレーザダイオー
ド等の投光素子１３と、投光素子１３の光を平行光とす
るコリメートレンズ１４、スリット板１５及びシリンド
リカルレンズ１６を有している。スリット板１５には図
示のように細長いスリット１５ａが形成されており、こ
のスリット１５ａは投光手段１１と受光手段１７の並び
方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）に形
成されている。シリンドリカルレンズ１６はスリット板
１５のスリット１５ａを通過した光を集束し、図示のよ
うにＹ軸方向に一定の幅を持ち、Ｘ軸方向に狭くしたス
リット状の光ビーム（以下、スリットビームという）を
Ｚ軸方向の検出物体１８に向けて照射するためのもので
ある。スリットビームのＹ軸方向の幅はＺ軸方向に沿っ
て一定である必要はなく、例えばＺ軸座標値が大となる
に従ってスリットビームのＹ軸方向の幅が大きくなるよ
うにしてもよい。

【００３４】図１に示すように投光手段１１に対してＸ
軸方向に受光手段１７が設けられる。受光手段１７は反
射光を集光する集光手段である受光レンズ１９と、２次
元受光手段、例えば２次元ＣＣＤ２０を含んで構成され
ている。２次元受光手段は受光面上の２次元座標に表さ
れる各位置における受光量を電気信号に変換して、位置
毎の受光量がわかるように出力する２次元のイメージセ
ンサである。２次元受光手段としては、この実施の形態
で用いたＣＣＤに限らず、例えばＢＢＤ，ＣＰＤ等の他
の固体撮像ディバイスや、ビジコン撮像管等を使用する
こともできる。ここでは例えば２５６画素×２５６画素
のＣＣＤ２０を用いるものとする。このＣＣＤ２０には
図示のようにＣＣＤドライバ２１が接続され、各画素信
号はＣＣＤドライバ２１によって読出される。読出され
た信号はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）２２によ
ってサンプリングされ、画像メモリ２３に転送される。
画像メモリ２３は例えば転送された一画面分の画素信号
を記憶するものである。又画像メモリ２３には演算処理
部２４が接続されている。演算処理部２４はマイクロコ
ンピュータを有し、後述するように画像メモリ２３のデ
ータに基づいて物体までの距離や検出物体の厚みを検出
するものである。ＣＣＤドライバ２１，サンプルホール
ド回路２２，画像メモリ２３及び演算処理部２４は、２
次元受光手段に得られる受光量分布に基づいて物体まで
の距離を算出する信号処理手段２５を構成している。

【００３５】さて第１の実施の形態による光式センサ
は、例えばベルトコンベア等で搬送される比較的小さい
物体の表面までの距離を求めるためのものである。この
実施の形態による光式センサ１０は図２に投受光部の概
略図を示すように、スリット板１５のスリットよりシリ
ンドリカルレンズ１６を介して、平行なスリットビーム
をベルトコンベア３１に向けてＺ軸方向に照射する。こ
のときベルトコンベア３１の搬送方向を投受光手段１
１，１７の並び方向（Ｘ軸方向）に平行となるように配
置する。この場合はベルトコンベア３１が背景物体に相
当しており、ベルトコンベア３１の表面で反射した光は
受光レンズ１９を介してＣＣＤ２０上に図２に示すよう
に１本のライン状に結像する。このＣＣＤ２０上の受光
位置は背景物体であるベルトコンベア３１が投光軸であ
るＺ軸方向に遠ざかるにつれて、図中−Ｘ方向に移動す
る。そしてスリットビームの一部が検出物体３２上に入
射した場合には、ワーク３２の上面で反射した光がＣＣ
Ｄ２０に結像する。この場合にもワーク３２の上面で反
射した部分のみが＋Ｘ方向に移動する。従ってＣＣＤ２
０には図２に示すように、ラインの中央部が＋Ｘ方向に
分離した反射光が受光されることとなる。

【００３６】次にこの物体までの距離の測定方法につい
て図３を用いて説明する。投光手段１１のスリット板１
５，シリンドリカルレンズ１６を介して照射されたスリ
ットビームが検出物体１８に照射されるものとする。そ
して受光レンズ１９の中心から投光軸までの距離をＫ、
投光軸とこの線分の交わる点から検出物体１８（図２で
はベルトコンベア３１又はワーク３２）までの距離をＬ
とし、又受光レンズ１９の中心からＣＣＤ２０までの投
光軸に平行な線分をＤとする。図３より明らかなよう
に、投光軸Ｚと線分Ｋとは垂直、ＣＣＤ２０の面と線分
Ｄと垂直となっている。そしてＣＣＤ２０と線分Ｄとの
交点からＣＣＤ２０の端部までの距離をＪ、端部から反
射光の結像位置までの距離をＥとする。こうすれば図３
において反射光軸と投光軸、線分Ｋから成る三角形、及
び反射光軸と線分Ｄ、ＣＣＤ２０の受光面上でこれらを
結ぶ線分で成す三角形の２つは互いに相似することか
ら、以下の関係が成り立つ。Ｌ：Ｋ＝Ｄ：Ｊ−Ｅ即ち検出物体１８までの距離Ｌは次式で示される。Ｌ＝Ｋ・Ｄ／（Ｊ−Ｅ）・・・（１）そして光式センサにおいて線分Ｋ，Ｄ，Ｊの距離は定数
であるので、ＣＣＤ２０の受光分布により定まるＥに基
づいて距離Ｌを算出することができる。尚ＬとＫの交点
から光式センサ１のケース前面までの距離をＱとする
と、物体までの距離をＬ−Ｑと考えることもできる。

【００３７】さて図４（ａ）に示すＣＣＤの受光面は、
ＣＣＤ２０を受光レンズ１９とは逆の面から見たもの、
即ちモニタ画像として示している。ＣＣＤ２０の水平方
向は投光手段１１と受光手段１７との並び方向、即ちＸ
軸方向であり、検出物体１８が変位すると反射光の像が
これに伴って移動する方向でもある。又垂直方向はこれ
に垂直なＹ軸方向である。又図４（ｂ）及び（ｃ）は夫
々図４（ａ）に破線で示すＣＣＤ２０の第２０ライン及
び第１１５ラインの水平方向の画素信号の分布を示して
いる。

【００３８】次に図２に示すようにワーク３２をスリッ
トビームが照射したときに得られるＣＣＤ２０の受光パ
ターンに基づいて、ワーク３２までの距離を求める処理
について図５，図６のフローチャートを参照しつつ説明
する。これらのフローチャートにおいてＶは垂直座標、
Ｈは水平座標、Ｐはピーク受光量、Ｐ（Ｈ，Ｖ）は座標
（Ｈ，Ｖ）での受光量、Ｐ（Ｖ）は垂直座標Ｖのライン
内での受光量がピークとなる水平座標である。

【００３９】図５に示すフローチャートにおいては、各
垂直座標Ｖに対して受光量がピークとなるピーク座標
（Ｐ（Ｖ），Ｖ）を検出する処理である。演算処理部２
４は動作を開始すると、まずステップＳ１において垂直
座標Ｖを０とし、ステップＳ２においてＶをインクリメ
ントする。次いでステップＳ３において対象となる画素
ラインで受光量がピークとなる水平座標Ｐ（Ｖ）を０と
する。次いでルーチンＳ４において後述するピーク判定
処理を行う。そしてステップＳ５において垂直座標Ｖが
２５６に達したかどうかを判別し、達していなければス
テップＳ２に戻って同様の処理を繰り返す。

【００４０】さて図５（ｂ）に示すピーク判定処理ルー
チンＳ４を開始すると、まずステップＳ１１において初
期化処理、即ち水平座標Ｈ、ピーク受光量Ｐを０とし、
ステップＳ１２において水平座標Ｈをインクリメントす
る。次いでステップＳ１３に進んでこのときの設定され
ている座標の受光量Ｐ（Ｈ，Ｖ）がピーク受光量Ｐより
高いかどうかを判別する。ピーク受光量Ｐを越えている
場合にはステップＳ１４に進んでそのときの受光量Ｐ
（Ｈ，Ｖ）をピーク受光量Ｐとし、ステップＳ１５に進
んでピーク位置の水平座標Ｐ（Ｖ）をＨとしてを格納す
る。ステップＳ１３において受光量Ｐ（Ｈ，Ｖ）がピー
ク受光量Ｐ以下であれば、これらの処理を行うことなく
ステップＳ１６において水平座標Ｈが２５６に達したか
どうかを判別する。Ｈが２５６未満、即ち未判定の画素
ラインが残っていれば、ステップＳ１２に戻ってＨをイ
ンクリメントして同様の処理を繰り返す。こうすれば水
平方向の各画素ラインの中で受光量がピークとなる座標
Ｐ（Ｈ，Ｖ）が求められ、各垂直座標毎にこの処理を繰
り返すことによって、その結果であるピーク座標Ｐ
（Ｈ，Ｖ）が記憶される。例えば図３の場合には、第２
０ライン目（垂直座標Ｖ＝２０）の水平画素ラインで
は、Ｈ＝１２０が受光量ピークであったと判断し、座標
（１２０，２０）が求められる。又図４（ｃ）に示す１
１５ライン目（垂直座標Ｖ＝１１５）の水平画素ライン
の場合は、水平座標Ｈ＝７０に受光量ピーク値があると
判定し、座標（７０，１１５）が求められる。同様にし
て座標（１２０，１１０），（７０，１１１），（７
０，１４０），（１２０，２３５）等が求められること
となる。

【００４１】図６に示すフローチャートは図５で求めた
受光量のピーク座標（Ｐ（Ｖ），Ｖ）の結果を利用し
て、ＣＣＤ２０上の像２０ａ、即ち近側のデータを抽出
する処理を示している。ここで近側データとは物体が光
式センサに近い位置にあるときのＣＣＤ２０上の受光分
布、即ちワーク３２の表面で反射した光の受光分布を示
している。この反射光は図２に示すように投受光手段１
１，１７の並び方向において投光手段１１より遠い方の
受光分布となっている。従って近側データの抽出とは、
ＣＣＤ２０の受光分布のうち検出域に存在する物体によ
る光式センサに近い位置からの反射光の受光分布の座標
値を抽出することに相当する。ここでＨは水平座標、Ｖ
は垂直座標、Ｓをサンプル数、Ｍはサンプリングした画
素の水平画素の加算合計値、Ｎはサンプリングした画素
の水平画素の平均値を示している。

【００４２】図６（ａ）はＣＣＤ２０上の垂直方向に２
５６列の画素ラインのうち、近側から順次受光量がピー
クになった画素を任意のサンプル個数だけ抽出する処理
である。例えばサンプル個数を２５とする。動作を開始
すると、まずステップＳ２１において水平座標Ｈ、サン
プル数Ｓ、加算合計値Ｍを０とする。そしてステップＳ
２２において水平座標Ｈをインクリメントし、判定する
垂直方向の画素ラインの水平座標Ｈを更新する。次いで
ルーチンＳ２３において部分抽出処理、即ち１つの垂直
方向の画素ラインにおいてピークとなる画素があるかど
うかを判定する処理を行う。そしてステップＳ２４にお
いて水平座標Ｈが２５６に達したかどうかを判別する。
Ｈが２５６に達していなければ、ステップＳ２５におい
てサンプル数Ｓが２５となったかどうかを判別する。サ
ンプル数Ｓが２５に達していなければ、ステップＳ２２
に戻って同様の処理を繰り返し、Ｓが２５に達していれ
ば平均値ＮをＭ／Ｓによって算出して処理を終える。又
ステップＳ２４において水平座標Ｈが２５６に達するま
でにサンプル数Ｓが２５に達しなければ、エラー処理を
行って処理を終える。

【００４３】次に部分抽出処理ルーチンＳ２３につい
て、図６（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。部
分抽出処理の動作を開始すると、まずステップＳ３１に
おいて垂直座標Ｖを初期値である０とし、ステップＳ３
２においてＶをインクリメントする。次いでステップＳ
３３において、図５で求めた受光量がピークとなる水平
座標Ｐ（Ｖ）がそのときの水平座標Ｈであるかどうかを
判別する。この座標であればステップＳ３４に進んで、
加算合計値Ｍに水平座標値Ｈを加算し、サンプル数Ｓを
インクリメントする。次いでステップＳ３５に進んでサ
ンプル数Ｓが２５に達したかどうかを判別する。サンプ
ル数Ｓが２５に達していない場合、又はステップＳ３３
において受光量がピークとなる水平座標Ｐ（Ｖ）がその
ときの水平座標がＨでない場合には、ステップＳ３６に
進んで垂直座標Ｖが２５６に達したかどうかを判別す
る。２５６に達していなければステップＳ３２に戻って
同様の処理を繰り返す。こうして垂直座標Ｖを１から２
５６まで繰り返して、そのときの水平座標Ｈにピーク座
標が存在するかどうかを順次算出する。そして図６
（ａ）においてサンプル数Ｓが２５に達すればステップ
Ｓ２６においてその平均値Ｎを求める。こうすればこの
平均値を近側データとすることができる。こうして求め
たデータＮを式（１）のＣＣＤ２０の端部からの距離Ｅ
に代入することによって、検出物体までの距離Ｌを算出
することができる。

【００４４】このようにスリットビームを用いることに
よってベルトコンベア３１上の表面の大部分に光を入射
させることができ、ベルトコンベア３１によって搬送さ
れるワークの表面までの距離を算出することができる。
従ってベルトコンベア３１上でワークの通過位置がずれ
ても支障なく距離が測定できる。又検出域内に検出の対
象となる物体と背景物体とが混在していても検出の対象
となる物体までの距離を求めることができる。

【００４５】尚この実施の形態は光式センサ１０により
背景物体上の検出物体までの距離を求める用途以外にも
適用することができる。例えば検出物体上でスリットビ
ームが照射されている領域と光式センサとの距離が異な
っている場合に、その最近点までの距離を求める用途に
も使用することができる。又本実施の形態では光式セン
サを投受光手段と信号処理信号とを含んで１つの筐体に
収納しているため、種々の使用対象に適用させて使用す
ることができ、使い易さを向上させることができる。

【００４６】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態による光式センサについて説明する。本実施
の形態は検出物体を正反射物体であっても距離が測定で
きるようにした光式センサであり、信号処理手段２５に
ついては第１の実施の形態と同一であるので、説明を省
略する。図７は第２の実施の形態による光式センサの投
受光手段の配置を示す図である。本図に示すように投光
手段１１はＺ軸からわずかに傾けて配置する。受光手段
１７も受光軸をＺ軸からわずかに傾けて、投光手段１１
より照射され検出物体１８の表面で反射した正反射光を
受光できる位置に配置する。ここで投光軸上の夫々の点
からの反射光を受光レンズ１９によって夫々集束する位
置の軌跡を求め、２次元受光手段であるＣＣＤ２０の面
をこの軌跡と一致するように配置しておく。このような
投光軸に対する受光レンズ１９とＣＣＤ２０の配置の関
係を共役な関係という。このように配置しておく場合に
は、検出物体１８がいずれの距離にあってもスリットビ
ームで照射されている部分はＣＣＤ２０の受光面上に正
しく結像される。検出物体１８がＸ軸又はＹ軸に沿って
わずかに傾き、正反射光の光軸が図示の位置より異なっ
た場合にも、受光レンズ１９に入射している限りＣＣＤ
２０上の面に結像する。このため検出物体１８の表面が
拡散反射面か正反射面かを問わず、同様にして正確な距
離測定を行うことができる。尚受光レンズ１９が共役な
位置関係でなくても、距離に対応した情報を得ることが
可能である。

【００４７】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態による光式センサについて説明する。この実
施の形態は基本的な構成は前述した第１の実施の形態と
同様であり、演算処理部２４での処理のみが相違してい
る。この実施の形態では図８（ａ）に示すように検出物
体の一部にスリット光が照射され、これと同時に背景物
体３１にも光が照射されているときにＹ軸方向に受光量
分布をまとめて図８（ｂ）に示すように１次元の受光分
布Ｓ（Ｈ）とし、これに基づいてＨが０に近い、即ち投
光手段１１に最も遠いピーク位置を求めて距離を算出す
るようにしたものである。図９はこの実施の形態による
動作を示すフローチャートである。動作を開始するとま
ずステップＳ４１において水平座標Ｈを０とし、ステッ
プＳ４２に進んでＨをインクリメントする。次いでステ
ップＳ４３において垂直座標Ｖを０とし、ステップＳ４
４においてＶをインクリメントする。そしてステップＳ
４５に進んでＳ（Ｈ）をＳ（Ｈ）＋Ｐ（Ｖ）として加算
処理を行い、Ｖが最大座標２５６に達したかどうかを判
別する（ステップＳ４６）。最大値に達していなければ
ステップＳ４４に戻って同様の処理を繰り返し、最大値
２５６に達するとステップＳ４７において水平座標Ｈが
最大値２５６に達したかどうかをチェックする。この値
に達していなければステップＳ４２に戻って同様の処理
を繰り返す。Ｈ方向も最大値２５６に達すると、この処
理を終えてピーク値判別処理を行う（ステップＳ４
８）。このピーク値判別処理は、例えば図８（ｂ）に示
すＳ（Ｈ）に対して所定の閾値Ｔｈを越えるＳ（Ｈ）の
中で最も小さいＨの値を投光手段に最も遠い位置とすれ
ばよい。こうすれば２次元の受光手段の出力を１次元に
集約してピーク位置を求めることができる。又ピークが
１つしか存在しない場合にはそのピーク位置を最も物体
までの距離が近いピーク位置とする。こうして算出され
た最も物体までの距離が近いピークの位置、即ち近側の
データから検出物体の表面までの距離を求めることがで
きる。この場合には検出物体の表面のうちスリット光が
照射される線状の部分がほぼ光式センサの面と平行であ
る必要がある。

【００４８】（第４の実施の形態）次に請求項３を具体
化した本発明の第４の実施の形態について説明する。こ
の実施の形態は基本的な構成は前述した第１の実施の形
態と同様であり、演算処理部２４での処理のみが相違し
ている。この実施の形態ではスリットビームを全て検出
物体の面に照射し、検出物体の面にあまり凹凸等がない
均一な高さの検出物体までの距離を求めるようにしたも
のである。この場合にはＣＣＤ２０の面上には、ほぼ１
本の受光分布が得られる。従ってこの実施の形態におい
て受光量がピークとなる全ての画素（Ｐ（Ｖ），Ｖ）の
水平座標Ｈの平均値に基づいて検出物体までの距離を求
めるものである。この場合の処理を図１０のフローチャ
ートに示す。図５のフローチャートで求めた受光量ピー
ク座標（Ｐ（Ｖ），Ｖ）の結果を利用する。図１０のフ
ローチャートにおいてＲは受光量がピークとなる画素が
存在している水平方向の画素ラインの数、ＡはＰ（Ｖ）
を加算した合計値、Ｂは全てのＰ（Ｖ）の平均値であ
る。

【００４９】動作を開始すると、まずステップＳ５１に
おいてＶ＝０、Ｒ＝０、Ａ＝０となるように初期設定す
る。そしてステップＳ５２において垂直座標Ｖをインク
リメントする。そしてステップＳ５３においてそのとき
の座標（Ｈ，Ｖ）における受光量Ｐ（Ｈ，Ｖ）が閾値Ｔ
ｈを越えているかどうかを判別する。閾値Ｔｈを越えて
いる場合にはステップＳ５４に進んで、Ａにその画素の
水平座標値Ｐ（Ｖ）を加算すると共に、画素ライン数Ｒ
をインクリメントする。次いでステップＳ５５に進んで
垂直座標Ｖが２５６に達したかどうかを判別し、２５６
以下であればステップＳ５２に戻って同様の処理を繰り
返す。そして垂直座標Ｖが２５６に達するとステップＳ
５６に進んで、Ａ／Ｒを算出することによって全てのＰ
（Ｖ）の平均値Ｂを求める。こうすればＣＣＤ２０の受
光量分布の平均水平座標値のデータＢが求められる。従
ってこのデータを用いて検出物体までの距離Ｌを次式で
算出することができる。Ｌ＝Ｋ・Ｄ／（Ｊ−Ｂ）

【００５０】尚この実施の形態では全水平画素ラインの
投光ピーク，受光ピーク値の判定をすることによりデー
タＢを求めるようにしているが、全ての画素ラインでな
く所定数の画素ラインからデータＢを算出することもで
きる。こうすれば処理をより高速で行うことができる。
この実施の形態では検出物体の表面に傷があり、その部
分のピーク座標Ｐ（Ｖ）が変動する場合にも、あまりそ
の影響を受けることなく安定して距離結果を得ることが
できる。

【００５１】（第５の実施の形態）次に本発明の請求項
３を具体化した第５の実施の形態による光式センサにつ
いて説明する。本実施の形態では図２に示すように背景
物体であるベルトコンベア３１の面と対象となるワーク
３２との段差を検出したり、検出物体自体の高さを求め
る用途に光式センサを用いるものである。この実施の形
態においては、ＣＣＤ２０上の近側の像２０ａ、即ち第
１の受光分布に基づく距離Ｌａと、遠側の像２０ｂ、即
ち第２の受光分布に基づく距離Ｌｂとを求め、その差に
よって段差や検出物体自体の高さを算出するものであ
る。像２０ａの平均値Ｎに基づく距離Ｌａについては第
１の実施の形態と同様に、Ｌａ＝Ｋ・Ｄ／（Ｊ−Ｎ）で算出できるので、詳細な説明を省略する。図１１は像
２０ｂに基づく距離Ｌｂを求めるフローチャートであ
る。このフローチャートで用いられる記号を説明する
と、Ｈは水平座標、Ｓはサンプル個数、Ｍはサンプリン
グした画素の水平座標値の加算合計値、Ｆはサンプリン
グした画素の水平座標の平均値である。

【００５２】さて距離Ｌｂの算出動作を開始すると、ま
ずステップＳ６１において水平座標Ｈを２５７、サンプ
ル数Ｓ、及び加算合計値Ｍを０とする。そしてステップ
Ｓ６２において水平座標Ｈをディクリメントし、部分抽
出処理ルーチンＳ６３に進んで図６（ｂ）と同様の部分
抽出処理を行う。そしてステップＳ６４に戻って水平座
標Ｈが１であるかどうかを判別し、１を越えている場合
にはステップＳ６５においてサンプル数Ｓが２５に達し
たかどうかを判別する。サンプル数Ｓが２５以下であれ
ばステップＳ６２に戻って同様の処理を繰り返す。こう
すれば水平座標の最大値より順次より近い位置に向けて
２５のサンプル数を検出することができる。そして２５
のサンプルが得られると、ステップＳ６６において合計
値ＭをＳで割ることで遠側データとして画素の水平座標
の平均値Ｆを求めることができる。サンプル数Ｓが２５
に達する前に水平座標値Ｈが１となった場合には、ステ
ップＳ６７に進んでエラー処理を行って処理を終える。

【００５３】こうして背景物体までの距離Ｌｂを求める
ために必要な遠側データＦが求められる。これに基づい
て式（１）から距離Ｌｂを算出する。Ｌｂ＝Ｋ・Ｄ／（Ｊ−Ｆ）そしてこの距離Ｌａ及びＬｂの差から検出物体自体の高
さを算出することができる。尚検出物体に段差がある場
合にもスリットビームが全て検出物体に当たっている場
合には、距離Ｌａ，Ｌｂの差からその段差を算出できる
ことはいうまでもない。又段差や高さを構成する距離が
３つ以上ある場合には、その距離の数に応じて特徴的な
受光分布が現れるため、その中から目的にかなう受光量
分布の部分を選択して第１，第２の分布状態を検出し、
これに基づいて段差や高さを検出することができる。又
この実施の形態では受光分布のうち投光手段から最も遠
い分布と最も近い分布との差に基づいて検出物体と高さ
を算出するようにしているが、投光手段から最も遠い分
布と次に投光手段から遠い分布とに基づいてその差から
検出物体の高さを検出することができる。更にこれらの
分布の間隔に基づいて高さを検出することも可能であ
る。

【００５４】（第６の実施の形態）次に本発明の第６の
実施の形態について説明する。この実施の形態による光
式センサは透明物体の厚さを検出するための光式センサ
であり、図１２に示すように投光軸をＺ軸に傾けた光学
系を用いる。この場合には検出物体１８を透明な物体３
３とすると、その表面でスリットビームの一部が反射
し、一部の光は屈折して透明物体３３の裏面で再び反射
して裏面の反射光が得られる。従ってＣＣＤ２０には図
１３（ａ）に示すようなほぼ２本の平行な反射光のパタ
ーンが得られることとなる。従ってこの受光パターンの
間隔に基づいて透明物体３３の厚さを検出することがで
きる。図１２に示す破線は透明物体の裏面でのみ光が反
射した場合の仮想的な反射光を示しており、図１３
（ａ）に示す破線はこの反射光を受光したときの受光位
置である。透明物体の厚さを検出する場合にはこの表面
の反射光と破線で示す反射光との差が得られれば、正確
に透明物体の厚さを検出することができる。しかし透明
物体の屈折率が空気の屈折率と異なるため、これと異な
った位置に裏面からの反射光が得られる。即ち図１３
（ｂ）に透明物体と反射光の拡大図を示すように、スリ
ットビームの長手方向を紙面に垂直とし、スリットビー
ムの入射角をθ、透明物体３３の屈折率をｎ、空気の屈
折率を１、反射角をθ_nとすると、次式が成り立つ。

【数１】ＣＣＤ２０の面に得られる受光分布から算出される距離
Ｔｉを屈折率を用いて補正することにより、実際の厚さ
Ｔｒを次式で算出することができる。

【数２】

【００５５】従って測定対象となる透明物体の屈折率ｎ
が既知である場合に、あらかじめ演算処理手段２５のマ
イクロコンピュータのメモリ内にその屈折率の値を保持
しておくことによって、第５の実施の形態によって測定
された厚さＴｉを補正して正確な厚さＴｒとして出力す
ることができる。又使用毎に透明物体の屈折率が異なる
場合にも、あらかじめ測定対象となる透明物体３３の屈
折率を図示しない入力手段を用いて入力しておくことに
よって、演算処理部内で算出された厚さを補正して正確
な厚さを出力することができる。屈折率入力手段は、屈
折率の値を入力するキーボードでもよいし、通信によっ
て屈折率の値を入力する受信手段でもよい。又あらかじ
め記憶した複数の屈折率の値の中のいずれかを選ぶため
の選択手段でもよい。

【００５６】又測定対象となる透明物体の厚さＴｒが既
知であり、この値を保持しておくか又は入力手段により
入力した場合には、透明物体３３の測定された厚さＴｉ
と既知の厚さＴｒとに基づいて屈折率ｎ又は屈折率の相
対値を算出して出力することができる。又数種類の透明
物体が搬送される場合等に、屈折率やその相対値に基づ
いて検出物体の材質や種類を判別することも可能とな
る。

【００５７】更に図１４に示すように複数の透明物体が
重ねられている場合、例えば液晶の製造工場等でガラス
基板３４の上面に薄膜の透明シート３５が付された部材
では、ＣＣＤ２０の受光面には薄膜３５とガラス基板３
４から３本の受光パターンが得られる。この場合には第
３の実施の形態と同様に１次元に集約する処理を行うこ
とによって容易にピーク数が求められる。従ってこのよ
うな受光パターンに基づいて透明物体が重なっている状
態や、受光パターンの間隔に基づいて薄膜の厚さや種類
を判別することができる。

【００５８】又前述した各実施の形態の光式センサの機
能をあらかじめ切換えることができるようにしておき、
物体までの距離や物体の厚さ，高さ，屈折率等を切換え
て出力することができることはいうまでもない。又各実
施の形態による光式センサの機能を同時に達成するよう
にしておき、物体までの距離と物体の高さ，厚さ等を同
時に出力できるようにしてもよいことはいうまでもな
い。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１，２の発明によれば、スリットビームを検出域に出射
しているため、検出物体が小さい場合にもその最も近い
距離を検出物体までの距離として算出することができ
る。又スリットビームが照射されている領域までの距離
が異なっている場合に、検出物体の光式センサに最も近
い点までの距離を求めることができる。又請求項２の発
明では、受光量分布のピーク値の平均位置を求めている
ため、検出物体の表面に傷がある場合にもその影響を受
けることなく、検出物体までの距離を算出することがで
きる。又請求項３の発明では、検出物体の段差や高さを
算出することができる。更に請求項４の発明では、透明
物体を対象物とする場合にその前面及び背面から反射光
が得られるため、透明物体の厚さが検出できる。請求項
５の発明では、透明物体の屈折率が既知であれば屈折率
に基づいて実際の透明物体を厚さを検出することができ
る。更に請求項５の発明では、透明物体の厚さが既知で
あればそれに基づいて屈折率に対応する値を求めること
ができる。更に請求項６の発明では，屈折率に対応する
値に基づいて透明の検出物体の材質が算出でき、請求項
７の発明では、受光量分布に３以上のピーク値が存在す
ることから、検出物体が重ねられて配置されているかど
うかを判別することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光式センサの
構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施の形態による光式センサのスリット
ビームをベルトコンベアに照射した状態を示す図であ
る。

【図３】第１の実施の形態による光式センサと検出物体
までの距離及び各部の関係を示す図である。

【図４】第１の実施の形態による光式センサのＣＣＤ２
０上の受光量分布を示す図及び水平ラインの受光量分布
を示すグラフである。

【図５】第１の実施の形態による光式センサのピーク値
判定処理を示すフローチャートである。

【図６】第１の実施の形態による光式センサの近側のピ
ーク値算出処理を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施の形態による光式センサの
投受光手段の配置を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態による光式センサの
ＣＣＤ上の受光量分布を示す図及び１次元に集約した受
光量分布Ｓ（Ｈ）示すグラフである。

【図９】第３の実施の形態による光式センサの１次元集
約処理及びピーク値判定処理を示すフローチャートであ
る。

【図１０】本発明の第４の実施の形態による光式センサ
のピーク値の平均値算出処理を示すフローチャートであ
る。

【図１１】第５の実施の形態による光式センサの遠側の
ピーク値算出処理を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第６の実施の形態による光式センサ
の投受光手段の配置を示す図である。

【図１３】（ａ）は第６の実施の形態による光式センサ
のＣＣＤ上の受光分布を示す図、（ｂ）は透明物体の入
射光と反射光を示す拡大図である。

【図１４】本発明の第６の実施の形態による光式センサ
と複数の透明物体が重なっている状態を判別する使用状
態を示す斜視図、及びＣＣＤ上の受光量分布を示す図で
ある。

【図１５】従来の光式変位センサの構成を示すブロック
図である。

【図１６】従来の光式変位センサにおいて正反射物体を
検出する場合の光学系の構成を示すブロック図である。

【図１７】従来の光式変位センサにおいて透明体を検出
する場合のＰＳＤの位置に対する受光位置の変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０光式センサ１１投光手段１２駆動回路１３投光素子１４コリメートレンズ１５スリット板１５ａスリット１６シリンドリカルレンズ１７受光手段１８検出物体１９受光レンズ２０ＣＣＤ２１ＣＣＤドライバ２２サンプルホールド回路２３画像メモリ２４演算処理部２５信号処理手段３１ベルトコンベア３２ワーク３３透明物体３４ガラス基板３５透明シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田道俊京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者江川弘一京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA30 AA61 BB22 FF01 FF04 FF09 FF41 GG06 GG07 HH05 HH13 JJ03 JJ08 JJ19 JJ26 LL08 LL28 MM22 QQ03 QQ24 QQ29 QQ31 QQ42 2F112 AA09 BA06 CA12 CA20 DA06 DA13 DA32 FA03 2G059 AA02 AA03 BB15 EE02 EE04 FF01 GG01 GG02 KK04 LL01 MM01 MM03 MM04 MM10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の受光量分
布のうち前記投光手段から遠い側の反射光の分布状態か
ら検出域に存在する検出物体までの距離を求めるもので
あることを特徴とする光式センサ。
【請求項２】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の前記並び
方向に沿った複数の平行線上の１次元受光量分布から各
平行線上の受光量分布のピーク位置を求め、これらのピ
ーク位置の平均位置に基づいて検知領域に存在する物体
までの距離を算出するものであることを特徴とする光式
センサ。
【請求項３】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の受光量分
布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の受光分布
とこれよりも前記投光手段に近い側にある第２の受光分
布とから、検出域に存在する検出物体の段差、高さ又は
厚さを求めるものであることを特徴とする光式センサ。
【請求項４】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、対象となる透明物体の屈折率を保
持する屈折率保持手段を有し、前記２次元受光手段上の
受光量分布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の
受光分布とこれより前記投光手段に近い側にある第２の
受光分布、及び前記屈折率保持手段に保持されている屈
折率に基づいて検出物体の厚さを算出するものであるこ
とを特徴とする光式センサ。
【請求項５】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の受光量分
布のうち前記投光手段から遠い側にある第１の受光分布
とこれより近い側にある第２の受光分布とから、透明物
体の厚さを算出し、算出された厚さに基づいて検知域に
存在する所定の厚さの透明物体の屈折率に対応する値を
求めるものであることを特徴とする光式センサ。
【請求項６】前記信号処理手段は、前記屈折率判別処
理で判別された屈折率に対応する値に基づき検出物体の
材質を判別することを特徴とする請求項５記載の光式セ
ンサ。
【請求項７】投光手段と受光手段及び信号処理手段を
備えた光式センサであって、前記投光手段は、前記投光手段と前記受光手段との並び
方向に対して垂直方向に細長く伸びたスリットビームを
検出域に出射するものであり、前記受光手段は、前記検出域からの反射光を集光する集
光手段と、前記集光手段を介して受光する２次元受光手
段とを有するものであり、前記信号処理手段は、前記２次元受光手段上の並び方向
に沿った受光量分布に３つ以上のピーク値が存在するこ
とに基づいて透明な検出物体が重ねられて配置されるこ
とを検出するものであることを特徴とする光式センサ。