JP2014172359A - Light detection element, mark sensor, and method for determining mark by light detection element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光した光を電気信号に変換する光検出素子、これを用いたマークセンサ及び光検出素子によるマーク判定方法に関する。 The present invention relates to a light detection element that converts received light into an electrical signal, a mark sensor using the light detection element, and a mark determination method using the light detection element.
多色刷印刷システムにより多色印刷を行う場合、紙、フィルム等のウェブに所定のマークを印刷し、そのマークをマークセンサにより検出し、検出結果に基づき各版胴間で生じる印刷位置のずれを制御する。 When multicolor printing is performed by a multicolor printing system, a predetermined mark is printed on a web such as paper or film, the mark is detected by a mark sensor, and a printing position deviation between the plate cylinders is controlled based on the detection result. To do.
マークセンサは、一般に、ウェブに光を照射する光源と、ウェブからの反射光を受光して信号を出力するフォトダイオードとを備える。ウェブに光を照射したとき、通常、反射光の波長に対する強度分布(以下、波長強度分布という。)は下地とマークとで差があり、その差は、フォトダイオードの出力信号の強度差として表れる。マークセンサは、フォトダイオードの出力信号と所定の閾値とを比較して、マークの有無を判定している(例えば、特許文献1参照)。 The mark sensor generally includes a light source that irradiates light to the web and a photodiode that receives reflected light from the web and outputs a signal. When the web is irradiated with light, the intensity distribution with respect to the wavelength of the reflected light (hereinafter referred to as wavelength intensity distribution) is generally different between the ground and the mark, and the difference is expressed as the intensity difference of the output signal of the photodiode. . The mark sensor compares the output signal of the photodiode with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of a mark (see, for example, Patent Document 1).
マークセンサでは、波長強度分布の異なる光を受光したとき、フォトダイオードによる各光の出力信号の強度差が大きいほどよい。これにより、出力信号のノイズの影響が小さくなり、マークの有無を精度よく判定できる。本発明者は、このような要求を実現できる構造について、改善の余地があると認識するに至った。 In the mark sensor, when light having different wavelength intensity distributions is received, the intensity difference between the output signals of each light by the photodiode is preferably as large as possible. Thereby, the influence of noise of the output signal is reduced, and the presence / absence of a mark can be accurately determined. The present inventor has come to recognize that there is room for improvement in a structure that can realize such a requirement.
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長強度分布の異なる光を受光したときに、各光の出力信号に強度差を簡単に生じさせれる光検出素子、マークセンサ及び光検出素子によるマーク判定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a light detection element, a mark, and the like that can easily generate an intensity difference in an output signal of each light when receiving light having different wavelength intensity distributions. An object of the present invention is to provide a mark determination method using a sensor and a light detection element.
本発明のある態様は光検出素子に関する。光検出素子は、分光感度特性の異なる複数の光電変換領域を有する受光素子と、複数の光電変換領域それぞれからの信号を外部に出力する外部端子と、複数の光電変換領域と外部端子との間を接続する経路毎に設けられた複数のスイッチと、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a light detection element. The light detection element includes a light receiving element having a plurality of photoelectric conversion regions having different spectral sensitivity characteristics, an external terminal for outputting a signal from each of the plurality of photoelectric conversion regions, and between the plurality of photoelectric conversion regions and the external terminal. And a plurality of switches provided for each path connecting the two.
また、本発明のある態様はマークセンサに関する。マークセンサは、ウェブに光を照射する光源と、ウェブからの光を受光する受光素子を有する光検出素子と、光検出素子から出力される信号に基づいて、ウェブに設けられたマークの有無を判定するマーク判定部と、を備える。光検出素子は、上述の態様のものが使用される。 One embodiment of the present invention relates to a mark sensor. The mark sensor is configured to detect the presence or absence of a mark provided on the web based on a light source that emits light to the web, a light detection element that has a light receiving element that receives light from the web, and a signal output from the light detection element. A mark determination unit for determining. The thing of the above-mentioned aspect is used for a photon detection element.
また、本発明のある態様は光検出素子によるマーク判定方法に関する。マーク判定方法は、走行するウェブに設けられたマークが通過する範囲に光を照射し、光検出素子の受光素子によりウェブからの光を受光して、外部端子から信号を出力するステップと、外部端子から出力された信号強度が所定の閾値を超えているか判定するステップと、を含み、信号強度が所定の閾値を超えていない場合に、複数のスイッチのオンオフを切り替え、再度、信号を出力するステップと、所定の閾値を超えているか判定するステップとを繰り返す。光検出素子は、上述の態様のものが使用される。 One embodiment of the present invention relates to a mark determination method using a light detection element. The mark determination method includes a step of irradiating light to a range through which a mark provided on a traveling web passes, receiving light from the web by a light receiving element of a light detection element, and outputting a signal from an external terminal; Determining whether the signal intensity output from the terminal exceeds a predetermined threshold, and when the signal intensity does not exceed the predetermined threshold, the plurality of switches are switched on and off, and the signal is output again. The step and the step of determining whether or not a predetermined threshold is exceeded are repeated. The thing of the above-mentioned aspect is used for a photon detection element.
本発明のある態様の光検出素子によれば、波長強度分布の異なる光を受光するときに、各光の出力信号に強度差を簡単に生じさせることができる。 According to the photodetector of an aspect of the present invention, when receiving light having different wavelength intensity distributions, an intensity difference can be easily generated in the output signal of each light.
図1は、本発明の実施形態に係るマークセンサ10が使用される多色刷印刷システム60の構成を示す。
FIG. 1 shows a configuration of a
多色刷印刷システム60は、複数の印刷ユニット61、制御装置71を備える。印刷ユニット61は、版胴63、圧胴65、マークセンサ10を備える。ウェブ50は、ガイドロール67により所定の走行経路に沿って案内され、版胴63及び圧胴65により、版胴63に対応した色のパターンが印刷される。ウェブ50は、版胴63により所定のマークが印刷され、そのマークはマークセンサ10により検出される。制御装置71は、マークセンサ10の検出結果に基づいて、各版胴63間で生じる印刷位置のずれを判定する。制御装置71は、印刷位置のずれが有る場合、版胴63の回転量を増減させて、そのずれを解消させる。
The
図2は、マークセンサ10の構成を示す。マークセンサ10は、光源11、光検出素子30、マーク判定部73を備える。光源11は、白色光源である。光源11から出射された光は、ウェブ50に照射される。ウェブ50に照射された光の反射光は、公知の光学系13により集光されて、光検出素子30の受光素子31により受光される。
FIG. 2 shows the configuration of the
図3は、光検出素子30の回路構成を示す。光検出素子30は、受光素子31、電流電圧変換回路33a〜33c、増幅回路35a〜35c、スイッチSW1〜SW3、加算回路37、外部端子39を備える。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the
受光素子31は、RGBフォトダイオードである。受光素子31は、複数の光電変換領域32a〜32cを有する。図4は、受光素子31の分光感度特性を示す。各領域32a〜32cの分光感度特性Sa〜Scは互いに異なる。第1領域32aは、赤色帯域にピーク波長λRをもつ特性Saを有し、第2領域32bは、緑色帯域にピーク波長λGをもつ特性Sbを有し、第3領域32cは、青色帯域にピーク波長λBをもつ特性Scを有する。各領域32a〜32cは、カソード側が接地され、受光した光を電流信号に変換してアノード側に出力する。この電流信号は、受光した光の強度(W)と受光感度(A/W)との乗算値を波長毎に積算した大きさとなる。
The
図3に戻り、第1領域32a、第2領域32b、第3領域32cのそれぞれには、外部端子39との間に第1経路41a、第2経路41b、第3経路41cが設けられる。第1経路41aには、第1電流電圧変換回路33a、第1増幅回路35a、第1スイッチSW1が設けられる。第2経路41bには、第2電流電圧変換回路33b、第2増幅回路35b、第2スイッチSW2が設けられる。第3経路41cには、第3電流電圧変換回路33c、第3増幅回路35c、第3スイッチSW3が設けられる。
Returning to FIG. 3, a
電流電圧変換回路33a〜33cは、各光電変換領域32a〜32cからの電流信号を電圧信号に変換して出力する。増幅回路35a〜35cは、各電流電圧変換回路33a〜35cからの電圧信号を増幅して出力する。増幅回路35a〜35cは、マーク判定部73による信号処理が容易となる程度に、経路41a〜41c毎に同じ割合で増幅する。
The current-
スイッチSW1〜SW3は、各経路41a〜41cの電気的接続の有無を切り替える。スイッチSW1〜SW3は手動でオンオフが切り替えられるが、マーク判定部73により切り替え制御されてもよい。
The switches SW1 to SW3 switch presence / absence of electrical connection of the
加算回路37は、各経路41a〜41cの増幅回路35a〜35cからの電圧信号を加算して出力する。外部端子39は、加算回路37からの信号を外部のマーク判定部73に出力する。
The
以上の光検出素子30によれば、スイッチSW1〜SW3のオンオフを切り替えることで、特定の光電変換領域32a〜32cの信号のみが、外部端子39からマーク判定部73に出力される。たとえば、第1スイッチSW1をオンにして、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3をオフにした場合、第1領域32aの信号のみが出力される。第1スイッチSW1、第2スイッチSW2をオンにして、第3スイッチSW3をオフにした場合、第1領域32a、第2領域32bの信号が加算回路37により加算されて出力される。
According to the
マーク判定部73は、制御装置71に含まれる。マーク判定部73の構成は、ハードウェア的には任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現される。マーク判定部73は、光検出素子30から出力される信号に基づいて、ウェブ50のマークの有無を判定する。この処理は、所定の閾値を設定し、光検出素子30から出力される信号強度と閾値とを比較し、信号強度が閾値を超えたとき、マークが有ると判定して行う。
The
図5は、光検出素子30の分光感度特性とマークや下地の反射光強度分布とを示す。第2スイッチSW2をオンにし、第1スイッチSW1、第3スイッチSW3をオフにしたときの分光感度特性を示す。光検出素子30からは第2領域32bの信号のみが出力される。また、下地の反射光の波長強度分布Snと、マークの反射光の波長強度分布Smを二点鎖線で示す。これら波長強度分布Sn、Smのピーク波長は、第2領域32bの分光感度特性Sbのピーク波長から同程度離れており、強度分布は同程度である。このとき、光検出素子30の出力は、受光した光の強度と受光感度との乗算値を波長毎に積算した大きさに比例するため、下地とマークで出力信号の強度差が生じにくい。
FIG. 5 shows the spectral sensitivity characteristics of the
図6は、光検出素子30のスイッチSW1をオンにし、スイッチSW2、SW3をオフにしたときの分光感度特性を示す。光検出素子30からは第1領域32aの信号のみが出力される。下地の波長強度分布Snよりも、マークの波長強度分布Smのピーク波長の方が、第1領域32aの分光感度特性Saのピーク波長に近い。このとき、光検出素子30の出力は、下地よりマークの方が大きく、下地とマークで出力信号の強度差が大きくなる。
FIG. 6 shows spectral sensitivity characteristics when the switch SW1 of the
図7は、光検出素子30によるマーク判定方法のフローチャートを示す。オペレータ又はマーク判定部73は、光検出素子30のスイッチSW1のみをオンにする。光源11は、ウェブ50のマークが通過する範囲に光を照射する。光検出素子30は、ウェブ50からの光を受光素子31により受光して、外部端子39からマーク判定部73に信号を出力する(S12)。マーク判定部73は、出力された信号強度が所定の閾値を超えているか判定する(S14)。このステップS12、S14では、受光を開始してからの時間を計測し、所定の時間が経過してから、その時間内に記憶した出力信号が閾値を超えているか判定してもよい。
FIG. 7 shows a flowchart of a mark determination method by the
所定の閾値を超えていない場合(S14のN)、オペレータ又はマーク判定部73は、スイッチSW2のみをオンに切り替え(S16)、再度、信号を出力するステップS12と、所定の閾値を超えているか判定するステップS14とを繰り返す。所定の閾値を超えていない場合、スイッチSW3のみをオンに切り替え、ステップS12、S14を繰り返して処理を終了する。所定の閾値を超えている場合も処理を終了する(S14のY)。
If the predetermined threshold is not exceeded (N in S14), the operator or mark
本実施形態に係る光検出素子30によれば、波長強度分布の異なる光を受光したとき、スイッチSW1〜SW3のオンオフを切り替えるのみで、各光の出力信号に強度差を簡単に生じさせられる。これにより、マークセンサ10は、マークの有無を精度よく判定できる。また、各光電変換領域32a〜32cからの信号を加算回路37で加算してから外部端子39に出力するため、マーク判定処理のために外部で信号を加算する必要がなく、外部の構造をコンパクト化できる。
According to the
本実施形態に係るマーク判定方法によれば、所定のマークを精度よく判定するために必要なスイッチSW1〜SW3の設定を行うことができる。特に、マーク判定部73によりスイッチSW1〜SW3の切り替え制御をすれば、その設定を自動的に行うことができ、オペレータの作業負担が減少する。
According to the mark determination method according to the present embodiment, the switches SW1 to SW3 necessary for accurately determining a predetermined mark can be set. In particular, if switching control of the switches SW1 to SW3 is performed by the
なお、下地とマークで出力信号に強度差を生じさせる方法としては、たとえば、異なる発光スペクトルの複数の光源を用い、光源を切り替えて反射光の波長強度分布を変化させることが考えられる。この方法と比較すると、本実施形態に係る光検出素子30は、複数の光源を設ける必要がなく、マークセンサ10の光学系を含めたハード構成を簡略化でき、光検出素子30を低コストで製造できる利点がある。
Note that, as a method of causing an intensity difference in the output signal between the ground and the mark, for example, it is conceivable to use a plurality of light sources having different emission spectra and change the wavelength intensity distribution of the reflected light by switching the light sources. Compared with this method, the
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment shows only the principle and application of this invention. In the embodiment, many modifications and arrangements can be made without departing from the spirit of the present invention defined in the claims.
上述の実施形態では、3つの光電変換領域32a〜32cを有する受光素子31を説明したが、その光電変換領域の数は2つ以上であればよい。また、受光素子31は、RGBフォトダイオード以外でもよい。また、各光電変換領域32a〜32cからの信号は、加算回路37により加算せずに外部端子39から出力されてもよい。この場合、マーク判定処理のため、外部のマーク判定部73で各光電変換領域32a〜32cからの信号を加算する。マークセンサ10は、光検出素子30によりウェブ50の反射光を受光する以外に、透明なウェブ50の透過光を受光することでマークを検出してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述のマーク判定方法では、スイッチSW1〜SW3の一つのみがオンのときに出力される信号に基づき、所定の閾値を超えているか判定したが、スイッチSW1〜SW3の二つ以上がオンのときの信号に基づき判定してもよい。 In the above-described mark determination method, it is determined whether a predetermined threshold value is exceeded based on a signal output when only one of the switches SW1 to SW3 is on. However, two or more of the switches SW1 to SW3 are on. The determination may be made based on the signal at the time.
また、上述のマーク判定方法では、全てのスイッチSW1〜SW3をオンにしておき、波長強度分布の異なる光を受光しても出力信号に強度差が生じない場合に、各ステップS12〜S16を実行するようにしてもよい。これにより、広い波長帯域に感度をもつ光検出素子30として使用しつつ、波長強度分布の異なる光を受光したときに出力信号に強度差を安定して生じさせられる。
Further, in the mark determination method described above, all the switches SW1 to SW3 are turned on, and steps S12 to S16 are executed when there is no difference in intensity in the output signal even when light having a different wavelength intensity distribution is received. You may make it do. As a result, an intensity difference can be stably generated in the output signal when light having a different wavelength intensity distribution is received while being used as the
10:マークセンサ、30:光検出素子、31:受光素子、SW1〜SW3:スイッチ、37:加算回路、50:ウェブ 10: Mark sensor, 30: Light detecting element, 31: Light receiving element, SW1 to SW3: Switch, 37: Adder circuit, 50: Web
Claims (4)
分光感度特性の異なる複数の光電変換領域を有する受光素子と、
前記複数の光電変換領域それぞれからの信号を外部に出力する外部端子と、
前記複数の光電変換領域と前記外部端子との間を接続する経路毎に設けられた複数のスイッチと、を備えることを特徴とする光検出素子。 A light detection element used in a mark sensor of a multicolor printing system,
A light receiving element having a plurality of photoelectric conversion regions having different spectral sensitivity characteristics;
An external terminal for outputting a signal from each of the plurality of photoelectric conversion regions to the outside;
And a plurality of switches provided for each path connecting between the plurality of photoelectric conversion regions and the external terminal.
前記ウェブからの光を受光する受光素子を有する請求項1又は2に記載の光検出素子と、
前記光検出素子から出力される信号に基づいて、ウェブに設けられたマークの有無を判定するマーク判定部と、を備えることを特徴とするマークセンサ。 A light source that illuminates the web;
The photodetecting element according to claim 1 or 2, further comprising a light receiving element that receives light from the web.
A mark sensor, comprising: a mark determination unit that determines presence / absence of a mark provided on a web based on a signal output from the light detection element.
前記外部端子から出力された信号強度が所定の閾値を超えているか判定するステップと、を含み、
前記信号強度が所定の閾値を超えていない場合に、前記複数のスイッチのオンオフを切り替え、再度、前記信号を出力するステップと、前記所定の閾値を超えているか判定するステップとを繰り返すことを特徴とする光検出素子によるマーク判定方法。 Light is irradiated to the range where the mark provided on the traveling web passes, and the light from the web is received by the light receiving element of the light detecting element according to claim 1 or 2, and a signal is output from the external terminal. Steps,
Determining whether the signal intensity output from the external terminal exceeds a predetermined threshold,
When the signal strength does not exceed a predetermined threshold value, the steps of switching on and off the plurality of switches, outputting the signal again, and determining whether the predetermined threshold value is exceeded are repeated. A mark determination method using a light detection element.
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