JP2018151352A - 光センサおよびセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】さまざまなワーク構成色から１または複数の目的の色を識別することが可能な光センサおよびセンサシステムを提供する。【解決手段】光センサ１は、光源３ａ〜３ｃを含む投光部３と、投光部３から投光され、かつ投光された領域において反射した光を受光する受光部４と、受光部４の受光量と、受光量に対して設定された閾値との間の大小関係を判定する判定部９と、受光量の閾値を設定する閾値設定部７とを備える。閾値設定部７は、互いに異なる複数の波長域の各々について、ワーク表面の検出対象に投光した時の受光量とワーク表面の背景に投光した時の受光量との間の差であるコントラスト差を算出し、複数の波長域のうちコントラスト差が最大の波長域について、コントラスト差に基づいて閾値を更新する。【選択図】図１

Description

本発明は光センサおよびセンサシステムに関する。

色の識別に用いられる光センサが知られている。たとえば特開平１０−６５５１１号公報（特許文献１）は、色のばらつきあるいは色むらのあるワークから、対象ワークを確実に選別するための光センサを開示する。この光センサは、設定モードにおいて同一ワークの複数点もしくは複数の同種ワークをサンプリングすることにより複数回サンプル受光量を取得し、複数回のサンプル受光量の最大値と最小値とを求めてメモリ部に格納する。光センサは、その最大値および最小値に基づいて、最適な閾値を設定する。

たとえば特開平１１−１４４５９号公報（特許文献２）は、検出物体の同色判定を行う色識別センサを開示する。色識別センサは、投光波長成分から、基準色値と検出色値との近似性値（差）を求めて、その差が最大となる波長成分を、同色判定を行うための判定波長成分として決定する。色識別センサは、この基準色値と検出色値との差を判定量として決定し、その判定波長成分の判定量に基づいて同色判定処理を行う。

特開平１０−６５５１１号公報 特開平１１−１４４５９号公報

同種類のワークであっても、マーク色が異なっている場合、あるいは背景色が異なっている場合がある。また、デザイン等の理由により、たとえば、ワークに付すべきマークの色を薄くする、あるいはマークの色を背景色と同色系の色にするといった場合がある。本明細書では「マーク」とは、センサがワーク表面において検出すべき検出対象を意味し、「背景」とは、判別対象領域のうちマーク以外の領域を意味するものとする。

上記文献に記載のセンサの場合、異なる構成色のワークを製造ラインに流すためには、ユーザがセンサの判定閾値を設定し直す必要がある。さまざまなマーク色および背景色の組み合わせごとに、ユーザがセンサの判定閾値を設定し直すのは、ユーザにとって負担である。センサの設定の追加あるいは変更のための工数をできるだけ少なくしながら、センサがマーク色と背景色とを判別可能であることが好ましい。

本発明の目的は、ワーク表面のマーク色および背景色の組み合わせによらず、マーク色あるいは背景色を安定的に判別可能な光センサおよびセンサシステムを提供することである。

本発明の一態様に係る光センサは、光源を含む投光部と、投光部から投光され、かつ投光された領域において反射した光を受光する受光部と、受光部の受光量と、受光量に対して設定された閾値との間の大小関係を判定する判定部と、受光量の閾値を設定する閾値設定部とを備える。閾値設定部は、互いに異なる複数の波長域の各々について、ワーク表面の検出対象に投光した時の受光量とワーク表面の背景に投光した時の受光量との間の差であるコントラスト差を算出し、複数の波長域のうちコントラスト差が最大の波長域について、コントラスト差に基づいて閾値を更新する。

好ましくは、光センサは、複数の波長域の各々の受光量の閾値を記憶する記憶部をさらに備える。判定部は、受光部による受光量を、記憶部に記憶された閾値と比較する。

好ましくは、閾値設定部は、閾値を、マーク値と背景値との中間に設定する。
好ましくは、閾値設定部は、取得された新しいマーク値が、閾値の決定に関与したマーク値よりも閾値に近い場合には、閾値を、現在の値から、新しいマーク値と閾値を現在の値に決定するために関与した背景値との中間へと更新し、取得された新しいマーク値が閾値の決定に関与したマーク値よりも閾値から離れている場合には、閾値を更新しない。

好ましくは、閾値設定部は、取得された新しい背景値が、閾値の決定に関与した背景値よりも閾値に近い場合には、閾値を、現在の値から、マーク値と新しい背景値との中間へと更新し、取得された新しい背景値が閾値の決定に関与した背景値よりも閾値から離れている場合には、閾値を更新しない。

好ましくは、複数の波長域のすべてについて、受光部の受光量が、閾値に基づいて定められた判定領域に入る場合に、判定部は、検出対象を検出したことを表す判定結果を出力する。

本発明の一態様に係るセンサシステムは、光を投光し、かつ投光された領域において反射した光を受光して、受光量を示す信号を出力するセンサ部と、センサ部からの信号によって表される受光量と閾値との大小関係を判定する判定部と、センサ部および判定部とは別に設けられるか、または、センサ部および判定部の少なくとも一方に含まれて、受光量の閾値を設定する閾値設定部とを備える。閾値設定部は、互いに異なる複数の波長域の各々について、ワーク表面の検出対象に投光した時の受光量であるマーク値と、ワーク表面の背景に投光した時の受光量である背景値との間の差であるコントラスト差を算出し、複数の波長域のうちコントラスト差が最大の波長域について、コントラスト差に基づいて閾値を更新する。

本発明によれば、さまざまなワーク構成色から１または複数の目的の色を識別することが可能な光センサおよびセンサシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る光センサの１つの構成例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る光センサの別の構成例を示した図である。 ワーク表面のマーク色および背景色の想定例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るティーチの比較例を示した図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第１の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第２の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第３の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第４の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第５の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第６の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態によるティーチの第７の例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態に係る判定方法の概略を説明するための第１の図である。 本発明の実施の形態に係る判定方法の概略を説明するための第２の図である。 本発明の実施の形態に係る判定方法の概略を説明するための第３の図である。 本発明の実施の形態に係る、マークおよび背景の判定のパターンを例示した図である。 本発明の実施の形態に係るティーチによって、各色について設定されたマーク領域および背景領域の取り得る状態の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係るセンサシステムの構成例を示す図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜Ａ．構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光センサの１つの構成例を示した図である。図１を参照して、光センサ１は、光電センサ型の光センサとして実現される。光センサ１は、投光部３と、受光部４と、制御部５と、外部入力部１１と、外部出力部１２と、表示出力部１３とを備える。

投光部３は、光源３ａ，３ｂ，３ｃを含む。光源３ａ，３ｂ，３ｃは、異なる波長域の光を時分割で投光する。以下においては特に区別する必要がない限り、「波長域」を「色」と言い換えて説明する。一例として、光源３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する。それらの光はワーク２に向けて時分割に投光される。

受光部４は、ワーク２において反射された光を受光する。たとえば受光部４はフォトダイオードを含み、受光量を示す信号を出力する。受光部４からの信号は制御部５に送られる。

制御部５は、受光量取得部６と、閾値設定部７と、メモリ８と、判定部９と、表示処理部１０とを備える。

受光量取得部６は、受光部４からの信号を受けて、色ごとに受光部４の受光量を取得する。上記の通り、投光部３は、３つの色の光をワーク２に向けて時分割に投光するので、受光量取得部６は、受光部４における各色の受光量を時分割で取得することができる。

閾値設定部７は、判定部９による判定のための閾値を設定する。閾値の設定については後に詳細に説明する。

メモリ８は、閾値設定部７によって設定された閾値を記憶する。判定部９による判定の際に、閾値はメモリ８から読み出される。メモリ８は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリのいずれであってもよい。この実施の形態によれば、検出値である受光量をメモリ８に保持し続ける必要なく、受光量と閾値との間の大小関係を判定することができる。したがって、メモリ８の記憶容量が小さい場合にも、リアルタイムで判定処理を実行することができる。

判定部９は、メモリ８に記憶された閾値を読み出して、受光量取得部６によって取得された受光量をその閾値と比較する。判定部９は、受光量と閾値との比較（大小関係の判定）に基づく判定結果を出力する。たとえばワーク２の表面に、背景色と異なる色を有する検出対象（マーク）が付されている場合には、判定部９は、その背景色およびマーク色を判別することができる。判定部９の判定結果は、外部出力部１２に出力される。

表示処理部１０は、判定部９による判定結果を表示出力部１３に表示させるための処理を実行する。外部入力部１１は、ユーザによって操作されて、制御部５への入力を受け付ける。外部入力部１１、外部出力部１２、表示処理部１０および表示出力部１３は、本発明の実施の形態において、任意選択的な構成要素である。外部入力部１１、外部出力部１２、表示処理部１０および表示出力部１３が、光センサ１から省略されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る光センサの別の構成例を示した図である。図２を参照して、光センサ１は、ファイバセンサ型の光センサとして実現される。この構成において、光センサ１は、ファイバユニット１４と、ファイバアンプ１５と、投光用ファイバ１６ａと、受光用ファイバ１６ｂとを含む。ファイバアンプ１５は、投光部３と、受光部４と、制御部５と、外部入力部１１と、外部出力部１２と、表示出力部１３とを備える。

投光部３は、光源３ｄとして、白色ＬＥＤを含み、白色光を投光する。白色光は投光用ファイバ１６ａを通り、ファイバユニット１４からワーク２に投光される。ワーク２からの反射光（ワーク２を透過した光でもよい）は、ファイバユニット１４に入射されて、受光用ファイバ１６ｂを通り、受光部４に入射する。受光部４は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光をそれぞれ受光する受光素子４ａ，４ｂ，４ｃを有する。このような構成において、受光量取得部６は、受光素子４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれからの信号によって色ごとの受光量を取得することができる。

図１および図２のいずれかの構成において、投光部３が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光を時分割で投光する光源３ａ，３ｂ，３ｃを含み、受光部４が、Ｒ、Ｇ、Ｂの光をそれぞれ受光する受光素子４ａ，４ｂ，４ｃを有してもよい。

本発明の実施の形態では、各色の光をワーク２に投光したときの光センサ１の受光量に基づいてマーク色および背景色を判別するためのユーザ設定が実行される。このユーザ設定を、本明細書では「ティーチ」と呼ぶ。「ティーチ」のための手段は特に限定されない。図示しないが、たとえばマーク色の情報と、背景色の情報とを入力するためのボタン（複数可）が光センサ１に設けられてもよい。光センサ１へのティーチ入力は、外部入力（たとえば信号電圧）、通信コマンド等であってもよい。

＜Ｂ．マーク色および背景色の想定例＞
以下に説明する図面においては、色をハッチングにより表現する。

図３は、ワーク表面のマーク色および背景色の想定例を示した図である。図３（Ａ）に示した第１の例では、マーク２１の色ができるだけ目立たないように、マーク２１の色には、背景２２の色と同系色の色が用いられる。この例では、ワークに応じてマーク２１および背景２２の色に、さまざまな色が使用される可能性がある。しかしながらマーク２１の色と背景２２の色との間の色差が少ない。

図３（Ｂ）に示した第２の例では、マーク２１ａがデザインの一部である。ワークにおける判別対象領域（判別ライン）上の背景２２ａ，２３ａ，２４ａの色が異なる。マーク２５ａおよび背景２６ａ，２７ａ，２８ａは、マーク２１ａおよび背景２２ａ，２３ａ，２４ａのそれぞれと比べて薄い色である。このように、判別ライン上に複数の色が存在する可能性がある。

１つの製造ラインに、色の異なる複数種類のワークが流れる場合に、ワークの種類ごとに光センサ１の設定を変えることは、ユーザの工数が増大するために好ましくない。本発明の実施の形態によれば、光センサ１に、判別ライン上のすべての色について、それぞれの色の持つ情報（マークあるいは背景）を記憶させることができる。これにより、マークと背景とを判別可能なように光センサを設定することができる。この設定により、光センサ１は、判別ライン上のマークおよび背景を安定的に判別できる。

＜Ｃ．ティーチの比較例＞
図４は、本発明の実施の形態に係るティーチの比較例を示した図である。たとえば、ユーザが赤色と緑色を検出し、青色を非検出とするように光センサ１を設定したいとする。図４（Ａ）の例では、赤色の受光量と青色の受光量との中間値が閾値Ｔｈに設定される。赤色の受光量は閾値Ｔｈから離れている。一方、緑色の受光量が閾値Ｔｈに近い。このような場合には、ワーク表面の色を検出する際に、緑色については、検出が不安定になる可能性がある。

図４（Ｂ）の例では、緑色の受光量（または赤色の受光量）に基づいて、上下の閾値（Ｔｈａ，Ｔｈｂ）が設定される。このときの閾値の設定次第では、赤色（または緑色）の検出が不安定になる可能性がある。

一方、図４（Ｂ）の例において、青色の受光量に基づいて上下の閾値を設定した場合には、赤色および緑色が非検出となる。この場合、光センサ１の判定結果を判定させることによって、判別自体は可能である。しかし、ユーザの設定操作が複雑になるだけでなく、必ずしも最適な閾値を設定することはできない。

＜Ｄ．本発明の実施の形態によるティーチ＞
以下においては、図３（Ｂ）の例に基づいて、本発明の実施の形態による光センサ１のティーチを説明する。ティーチに関する処理は、主として図１および図２に示す制御部５（特に閾値設定部７）により実行される。なお、本発明の実施の形態では、３色の投光（受光）が行なわれるが、簡略化のため、以下では、２色（色Ａおよび色Ｂ）の投光（受光）が例示される。色Ａ，Ｂは、赤、緑、青のうちのいずれの２色でもよい。

以下の説明において、「コントラスト差」とは受光量の差を意味する。閾値は、マークと背景との間のコントラスト差に基づいて定められる。ワークごとのマークあるいは背景の色の変動に対しても、マークと背景とを安定的に判別することが求められる。コントラスト差が大きいほど、マークと背景との判別が容易である。したがって本発明の実施の形態では、閾値は次のルールに従って設定および更新される。

（１）色Ａ，Ｂのうち、マークと背景との間のコントラスト差が大きいほうの色が選択される。

（２）選択された色において、閾値の値はマークの受光量（マーク値）と背景の受光量（背景値）との中間値に設定される。

図５は、本発明の実施の形態によるティーチの第１の例を説明するための模式図である。図５を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、マーク２１ａの受光量および背景２２ａの受光量が取得される。色Ａにおけるコントラスト差が色Ｂにおけるコントラスト差よりも大きい。したがって、色Ａにおいて下側の閾値Ａ１が設定される。閾値により、色Ａの受光量に関して、マーク領域３１ａと、背景領域３２ａとが設定される。「領域」とは、マークおよび背景の判別のための受光量の範囲を意味する。

次に、マーク色または背景色が追加される場合について説明する。
図６は、本発明の実施の形態によるティーチの第２の例を説明するための模式図である。図６を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２３ａの受光量が取得される。この場合、色Ｂにおけるマーク２１ａと背景２３ａとの間のコントラスト差のほうが、色Ａにおけるマーク２１ａと背景２３ａとの間のコントラスト差よりも大きい。したがって、色Ｂにおいて、マーク２１ａのマーク値と背景２３ａの背景値との中間値が上側の閾値Ｂ２に設定される。色Ｂの受光量に関して、閾値Ｂ２により、マーク領域３１ｂと、背景領域３２ｂとが設定される。なお、色Ａに関して、閾値Ａ１は変更されない。

図７は、本発明の実施の形態によるティーチの第３の例を説明するための模式図である。図７を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２４ａの受光量が取得される。この場合、色Ｂにおけるマーク２１ａと背景２４ａとの間のコントラスト差のほうが、色Ａにおけるマーク２１ａと背景２２ｃとの間のコントラスト差よりも大きい。したがって、色Ｂにおいて、マーク２１ａのマーク値と背景２４ａの背景値との中間値が下側の閾値Ｂ１に設定される。これにより背景領域３３ｂが設定される。なお、閾値Ａ１，Ｂ２は変更されない。

図８は、本発明の実施の形態によるティーチの第４の例を説明するための模式図である。図８を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、マーク２５ａの受光量が取得される。

色Ａに関しては、マーク２５ａのマーク値がマーク２１ａのマーク値よりも小さい。したがって、マーク２１ａのマーク値と背景２２ａの背景値との間のコントラスト差よりも、マーク２５ａのマーク値と背景２２ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。

この場合、マーク２５ａのマーク値と、閾値Ａ１の現在の値（破線で示す）の決定に関与した背景２２ａの背景値との間のコントラスト差に基づいて、閾値Ａ１が現在の値から変更される。具体的には、マーク２５ａのマーク値と背景２２ａの背景値との中間値が新しい閾値Ａ１に設定される。

色Ｂに関しては、マーク２５ａのマーク値がマーク２１ａのマーク値よりも大きい。したがって、マーク２１ａのマーク値と背景２３ａの背景値との間のコントラスト差よりも、マーク２５ａのマーク値と背景２３ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。この場合、マーク２５ａのマーク値と、閾値Ｂ２の現在の値（破線で示す）の決定に関与した背景２３ａの背景値との間のコントラスト差に基づいて、閾値Ｂ２が現在の値から変更される。具体的には、マーク２５ａのマーク値と背景２３ａの背景値との中間値が新しい閾値Ｂ２に設定される。

このように、図８に示された例では、色Ａにおいて、閾値Ａ１を現在の値に決定するのに関与したマーク値（マーク２１ａのマーク値）および背景値（背景２２ａの背景値）との間のコントラスト差よりも、取得された新しいマーク値（マーク２５ａのマーク値）と背景２２ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。したがって閾値Ａ１が現在の値から、マーク２５ａのマーク値と背景２２ａの背景色との中間値へと更新される。同様に、色Ｂにおいても、閾値Ｂ２を現在の値に決定するのに関与したマーク値（マーク２１ａのマーク値）および背景値（背景２３ａの背景値）との間のコントラスト差よりも、取得された新しいマーク値（マーク２５ａのマーク値）と背景２３ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。したがって閾値Ｂ２が現在の値から、マーク２５ａのマーク値と背景２３ａの背景色との中間値へと更新される。

一方、色Ｂについて、取得された新しいマーク値（マーク２５ａのマーク値）が、閾値Ｂ１の決定に関与したマーク値（マーク２１ａのマーク値）よりも閾値Ｂ１から離れている。したがって、閾値Ｂ１は更新されない。

図９は、本発明の実施の形態によるティーチの第５の例を説明するための模式図である。図９を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２６ａの受光量が取得される。

色Ａに関しては、マーク２１ａのマーク値のほうが、マーク２５ａのマーク値よりも背景２６ａの背景値に近い。同様に、色Ｂに関しても、マーク２１ａのマーク値のほうが、マーク２５ａのマーク値よりも背景２６ａの背景値に近い。したがって、色Ａおよび色Ｂともに、マーク２１ａのマーク値と背景２３ａの背景値と間のコントラスト差が採用される。

ここで色Ｂのほうが色Ａよりも、マーク２１ａのマーク値と背景２３ａの背景値と間のコントラスト差が大きい。したがって、色Ｂに関して、マーク２１ａのマーク値と背景２３ａの背景値と間のコントラスト差に基づいて閾値Ｂ１の現在の値（破線で示す）が変更される。具体的には、マーク２５ａのマーク値と背景２３ａの背景値との中間値が新しい閾値Ｂ１に設定される。このように、取得された新しい背景値（背景２６ａの背景値）が、閾値Ｂ１の決定に関与した背景値（背景２４ａの背景値）よりも閾値Ｂ１に近い場合には、閾値Ｂ１が、現在の値から、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値との中間へと更新される。なお、閾値Ａ１，Ｂ２は変更されない。

図１０は、本発明の実施の形態によるティーチの第６の例を説明するための模式図である。図１０を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２７ａの受光量が取得される。

次に、色Ａについて、マーク２５ａのマーク値と背景２７ａの背景値との間のコントラスト差が算出されるとともに、色Ｂについて、マーク２１ａのマーク値と背景２７ａの背景値との間のコントラスト差が算出される。この場合、コントラスト差の大きいほうの色は、色Ｂであるので、色Ｂについて算出されたコントラスト差が選択される。

色Ｂについて閾値を考えた場合、現在の閾値Ｂ１は、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値との中間値である。追加される背景値（背景２７ａの背景値）は、マーク２１ａのマーク値に対して背景２６ａの背景値より遠くに位置する。したがって、閾値Ｂ１は更新されない。なお、図１０の例では、閾値Ａ１，Ｂ２も更新されない。

図１１は、本発明の実施の形態によるティーチの第７の例を説明するための模式図である。図１１を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２８ａの受光量が取得される。

色Ａに関しては、追加される背景値（背景２８ａの背景値）は、マーク２１ａのマーク値とマーク２５ａのマーク値との間にある。このため、色Ａについては、コントラスト差は算出されない。つまり、色Ａは、閾値変更の対象から外される。

色Ｂに関しては、マーク２１ａのマーク値のほうが、マーク２５ａのマーク値よりも背景２８ａの背景値に近い。この場合、閾値Ｂ１は、マーク２１ａのマーク値と背景２８ａの背景値との中間値である。したがって色Ｂに関して、閾値Ｂ１の現在の値（破線で示す）が変更される。具体的には、閾値Ｂ１は、マーク２１ａのマーク値と背景２８ａの背景値との中間値である。

＜Ｅ．本発明の実施の形態による判定の例＞
図１２は、本発明の実施の形態に係る判定方法の一例を説明するための第１の図である。図１３は、本発明の実施の形態に係る判定方法の一例を説明するための第２の図である。図１４は、本発明の実施の形態に係る判定方法の一例を説明するための第３の図である。

図１２〜図１４を参照して、図５〜図１１と同様に、単純化のため２色（色Ａおよび色Ｂ）の投光（受光）が例示される。本発明の実施の形態では、マークおよび背景の判定に、各色の受光量に基づくＡＮＤ判定が用いられる。

本発明の実施の形態では、光センサ１は、以下に説明する２通りの判定方法を搭載することができる。光センサ１は、これらの判定方法を状況に応じて使い分けることができる。ただし、以下の２通りの判定方法のうちのいずれか一方のみを搭載した光センサも本発明の実施の形態に含めることができる。一方の判定方法は、すべての色の受光量がマーク領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域をマークと判別し、少なくとも１つの色の受光量が背景領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域を背景と判別する方法である。この判定方法を以下では「マークＡＮＤ」と呼ぶ。他方の判定方法は、すべての色の受光量が背景領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域を背景と判別し、少なくとも１つの色の受光量がマーク領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域をマークと判別する方法である。この判定方法を以下では「背景ＡＮＤ」と呼ぶ。

まず、マークＡＮＤについて、図１２〜図１４を参照しながら説明する。図１２に示されるように、色Ａについての受光量がマーク領域３１ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量がマーク領域３１ｂ内にある。この場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域がマークであると判別する。

図１３に示されるように、色Ａについての受光量が背景領域３２ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量がマーク領域３１ｂ内にある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。

図１４に示されるように、色Ａについての受光量が背景領域３２ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量が背景領域３３ｂにある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。なお、図１４において、色Ｂについての受光量が背景領域３２ｂ内にある場合にも、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。

背景ＡＮＤについて、同じく図１２〜図１４を参照しながら説明する。図１２に示されるように、色Ａについての受光量がマーク領域３１ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量がマーク領域３１ｂ内にある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域がマークであると判別する。

図１３に示されるように、色Ａについての受光量が背景領域３２ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量がマーク領域３１ｂ内にある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域がマークであると判定する。

図１４に示されるように、色Ａについての受光量が背景領域３２ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量が背景領域３３ｂにある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。なお、図１４において、色Ｂについての受光量が背景領域３２ｂ内にある場合にも、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。

図１５は、本発明の実施の形態に係る、マークおよび背景の判定のパターンを例示した図である。図１５の例では、複数の色は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つである。図１５（Ａ）では、マークＡＮＤについて、それぞれの色の受光量が存在する領域（マーク領域または背景領域）と判定結果との関係が示される。図１５（Ｂ）では、背景ＡＮＤについて、それぞれの色の受光量が存在する領域（マーク領域または背景領域）と判定結果との関係が示される。図１５（Ａ）のマークＡＮＤの例では、Ｒ，Ｇ，Ｂのすべての色の受光量がマーク領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域がマークと判定され、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち少なくとも１つの色の受光量が背景領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域が背景と判定される。図１５（Ｂ）の背景ＡＮＤの例では、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち少なくとも１つの色の受光量がマーク領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域がマークと判定され、Ｒ，Ｇ，Ｂのすべての色の受光量が背景領域に存在するときに、投光されたワーク上の領域が背景と判定される。

図１６は、本発明の実施の形態に係るティーチによって、各色について設定されたマーク領域および背景領域の取り得る状態の例を示した図である。図１６（Ａ）の例では、マーク領域４１のみが設定される。図１６（Ｂ）の例では、背景領域４２のみが設定される。

図１６（Ｃ）の例では、閾値Ｃ１よりも上側の領域がマーク領域４１であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域が背景領域４２である。図１６（Ｄ）の例では、図１６（Ｃ）の例とは逆に、閾値Ｃ１よりも上側の領域がマーク領域４１であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域が背景領域４２である。

図１６（Ｄ）の例では、閾値Ｃ１と閾値Ｃ２との間の領域がマーク領域４１であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域および閾値Ｃ２よりも上側の領域が背景領域（背景領域４２，４３）である。図１６（Ｅ）の例では、図１６（Ｄ）の例とは逆に、閾値Ｃ１と閾値Ｃ２との間の領域が背景領域４２であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域および閾値Ｃ２よりも上側の領域がマーク領域（マーク領域４１，４４）である。

＜Ｆ．センサシステムとしての構成例＞
上記の実施形態では、センサが、投光部、受光部、判定部および閾値設定部を含むよう構成される。しかし本発明は、このように限定されるものではない。図１７は、本発明の実施の形態に係るセンサシステムの構成例を示す図である。図１７に示されるように、本発明は、センサ部１ａ〜１ｃおよび判定部９ａを含むシステムとして実現されてもよい。

センサ部１ａ〜１ｃは、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を検出するためのセンサである。センサ部１ａ〜１ｃの各々は、投光部３および受光部４を含む。センサ部１ａ〜１ｃの各々は、受光部４の受光量を示す信号を出力してもよい。あるいは、センサ部１ａ〜１ｃの各々は、受光量と閾値との大小を示す信号を出力してもよい。

閾値設定部７は、センサ部１ａ〜１ｃの各々に設けられてもよく、判定部９ａに設けられてもよい。あるいは閾値設定部７は、センサ部１ａ〜１ｃおよび判定部９ａとは別個に設けられてもよい。閾値設定部７は、受光量の比較対象値と受光量との差であるコントラスト差を算出し、コントラスト差に基づいて閾値を設定する。判定部９ａは、たとえばＰＬＣあるいはＰＣにより実現可能である。判定部９ａは、各センサによって検出された受光量と閾値との大小関係を判定する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 光センサ、１ａ〜１ｃ センサ部、２ ワーク、３ 投光部、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 光源、４ 受光部、４ａ，４ｂ，４ｃ 受光素子、５ 制御部、６ 受光量取得部、７ 閾値設定部、８ メモリ、９，９ａ 判定部、１０ 表示処理部、１１ 外部入力部、１２ 外部出力部、１３ 表示出力部、１４ ファイバユニット、１５ ファイバアンプ、１６ａ 投光用ファイバ、１６ｂ 受光用ファイバ、２１，２１ａ，２５ａ マーク、２２，２２ａ，２２ｃ，２３ａ，２４ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ 背景、３１ａ，３１ｂ，４１，４４ マーク領域，３２ａ，３２ｂ，３３ｂ，４２，４３ 背景領域、Ａ，Ｂ 色、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｔｈ，Ｔｈａ，Ｔｈｂ 閾値。

図７は、本発明の実施の形態によるティーチの第３の例を説明するための模式図である。図７を参照して、色Ａ，Ｂの各々について、背景２４ａの受光量が取得される。この場合、色Ｂにおけるマーク２１ａと背景２４ａとの間のコントラスト差のほうが、色Ａにおけるマーク２１ａと背景２４ａとの間のコントラスト差よりも大きい。したがって、色Ｂにおいて、マーク２１ａのマーク値と背景２４ａの背景値との中間値が下側の閾値Ｂ１に設定される。これにより背景領域３３ｂが設定される。なお、閾値Ａ１，Ｂ２は変更されない。

このように、図８に示された例では、色Ａにおいて、閾値Ａ１を現在の値に決定するのに関与したマーク値（マーク２１ａのマーク値）および背景値（背景２２ａの背景値）との間のコントラスト差よりも、取得された新しいマーク値（マーク２５ａのマーク値）と背景２２ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。したがって閾値Ａ１が現在の値から、マーク２５ａのマーク値と背景２２ａの背景値との中間値へと更新される。同様に、色Ｂにおいても、閾値Ｂ２を現在の値に決定するのに関与したマーク値（マーク２１ａのマーク値）および背景値（背景２３ａの背景値）との間のコントラスト差よりも、取得された新しいマーク値（マーク２５ａのマーク値）と背景２３ａの背景値との間のコントラスト差のほうが小さい。したがって閾値Ｂ２が現在の値から、マーク２５ａのマーク値と背景２３ａの背景値との中間値へと更新される。

色Ａに関しては、マーク２１ａのマーク値のほうが、マーク２５ａのマーク値よりも背景２６ａの背景値に近い。同様に、色Ｂに関しても、マーク２１ａのマーク値のほうが、マーク２５ａのマーク値よりも背景２６ａの背景値に近い。したがって、色Ａおよび色Ｂともに、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値と間のコントラスト差が採用される。

ここで色Ｂのほうが色Ａよりも、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値と間のコントラスト差が大きい。したがって、色Ｂに関して、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値と間のコントラスト差に基づいて閾値Ｂ１の現在の値（破線で示す）が変更される。具体的には、マーク２５ａのマーク値と背景２６ａの背景値との中間値が新しい閾値Ｂ１に設定される。このように、取得された新しい背景値（背景２６ａの背景値）が、閾値Ｂ１の決定に関与した背景値（背景２４ａの背景値）よりも閾値Ｂ１に近い場合には、閾値Ｂ１が、現在の値から、マーク２１ａのマーク値と背景２６ａの背景値との中間へと更新される。なお、閾値Ａ１，Ｂ２は変更されない。

図１３に示されるように、色Ａについての受光量が背景領域３２ａ内にあり、かつ、色Ｂについての受光量がマーク領域３１ｂ内にある場合には、光センサ１は、投光されたワーク上の領域が背景であると判定する。

図１６（Ｃ）の例では、閾値Ｃ１よりも上側の領域がマーク領域４１であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域が背景領域４２である。図１６（Ｄ）の例では、図１６（Ｃ）の例とは逆に、閾値Ｃ１よりも上側の領域が背景領域４２であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域がマーク領域４１である。

図１６（Ｅ）の例では、閾値Ｃ１と閾値Ｃ２との間の領域がマーク領域４１であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域および閾値Ｃ２よりも上側の領域が背景領域（背景領域４２，４３）である。図１６（Ｆ）の例では、図１６（Ｅ）の例とは逆に、閾値Ｃ１と閾値Ｃ２との間の領域が背景領域４２であり、閾値Ｃ１よりも下側の領域および閾値Ｃ２よりも上側の領域がマーク領域（マーク領域４１，４４）である。

Claims (7)

1. 光源を含む投光部と、
   前記投光部から投光され、かつ投光された領域において反射した光を受光する受光部と、
   前記受光部の受光量と、前記受光量に対して設定された閾値との間の大小関係を判定する判定部と、
   前記受光量の前記閾値を設定する閾値設定部とを備え、
   前記閾値設定部は、互いに異なる複数の波長域の各々について、ワーク表面の検出対象に投光した時の受光量であるマーク値と、前記ワーク表面の背景に投光した時の受光量である背景値との間の差であるコントラスト差を算出し、前記複数の波長域のうち前記コントラスト差が最大の波長域について、前記コントラスト差に基づいて前記閾値を更新する、光センサ。
2. 前記複数の波長域の各々の前記受光量の前記閾値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記判定部は、前記受光部による前記受光量を、前記記憶部に記憶された前記閾値と比較する、請求項１に記載の光センサ。
3. 前記閾値設定部は、前記閾値を、前記マーク値と前記背景値との中間に設定する、請求項１または請求項２に記載の光センサ。
4. 前記閾値設定部は、取得された新しいマーク値が、前記閾値の決定に関与したマーク値よりも前記閾値に近い場合には、前記閾値を、現在の値から、前記新しいマーク値と前記閾値を前記現在の値に決定するために関与した背景値との中間へと更新し、前記取得された新しいマーク値が前記閾値の決定に関与したマーク値よりも前記閾値から離れている場合には、前記閾値を更新しない、請求項３に記載の光センサ。
5. 前記閾値設定部は、取得された新しい背景値が、前記閾値の決定に関与した背景値よりも前記閾値に近い場合には、前記閾値を、現在の値から、前記マーク値と前記新しい背景値との中間へと更新し、前記取得された新しい背景値が前記閾値の決定に関与した背景値よりも前記閾値から離れている場合には、前記閾値を更新しない、請求項３または請求項４に記載の光センサ。
6. 前記複数の波長域のすべてについて、前記受光部の前記受光量が、前記閾値に基づいて定められた判定領域に入る場合に、前記判定部は、前記検出対象を検出したことを表す判定結果を出力する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光センサ。
7. 光を投光し、かつ投光された領域において反射した光を受光して、受光量を示す信号を出力するセンサ部と、
   前記センサ部からの信号によって表される前記受光量と閾値との大小関係を判定する判定部と、
   前記センサ部および前記判定部とは別に設けられるか、または、前記センサ部および前記判定部の少なくとも一方に含まれて、前記受光量の前記閾値を設定する閾値設定部とを備え、
   前記閾値設定部は、互いに異なる複数の波長域の各々について、ワーク表面の検出対象に投光した時の受光量であるマーク値と、前記ワーク表面の背景に投光した時の受光量である背景値との間の差であるコントラスト差を算出し、前記複数の波長域のうち前記コントラスト差が最大の波長域について、前記コントラスト差に基づいて前記閾値を更新する、センサシステム。

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