JP6674770B2 - 光電スイッチ - Google Patents

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Description

本発明は、光電スイッチに係り、さらに詳しくは、検出領域からの反射光を受光してワーク判定を行う光電スイッチの改良に関する。
光電スイッチは、光を用いてワークを検出する検出装置であり、検出光を投光し、ワークによる反射光や透過光等を受光してワーク判定を行い、ワーク判定の結果に基づいて検出信号を生成する。光電スイッチには、ワークを含む検出領域からの反射光又は透過光の受光量によりワーク判定を行う受光量方式の光電スイッチと、ワークまでの距離を計測してワーク判定を行う距離計測方式の光電スイッチと、ワーク表面の色を判別してワーク判定を行う色判別方式の光電スイッチとがある。
受光量方式の光電スイッチは、ワーク表面の反射率又は色の違い、ワークまでの距離の違い、ワーク表面の傾き（チルト角）の違い等により受光量が変動することを利用してワーク判別を行うものであり、多くの用途に適用することができる汎用的な光電スイッチである。一方、距離計測方式の光電スイッチは、ワークの形状による特徴をワークまでの距離として計測してワーク判定を行うものであり、ワーク表面の反射率及び色の変動、ワーク表面の傾き（チルト角）の変動の影響を受け難い。また、色判別方式の光電スイッチは、ワーク表面の色によりワーク判定を行うものであり、ワーク表面の反射率の変動、ワークまでの距離の変動、ワーク表面の傾き（チルト角）の変動の影響を受け難い。
色判別方式の従来の光電スイッチは、赤色、緑色及び青色の検出光をそれぞれ生成する３つの発光素子と、反射光を受光して受光信号を生成する１つの受光素子とを備える（例えば、特許文献１〜４）。この種の光電スイッチでは、各発光素子を時分割で順に点灯させて得られる３色の受光量レベルＲｋ，Ｇｋ，Ｂｋに基づいて、例えば、３色の受光量レベルの比率ｒｋ＝Ｒｋ／Ｍｋ，ｇｋ＝Ｇｋ／Ｍｋ，ｂｋ＝Ｂｋ／Ｍｋ（受光量の和Ｍｋ＝Ｒｋ＋Ｇｋ＋Ｂｋ）により色を表し、ワーク判定時に取得された受光量レベルの比率ｒ１，ｇ１，ｂ１が、予め登録された基準色の受光量レベルの比率ｒ０，ｇ０，ｂ０と一致するか否かが判別される。具体的には、各色の受光量レベルの比率を基準色の受光量レベルの比率と比較して両色情報の一致度を求め、この一致度を判定用閾値と比較することにより、ワーク判定が行われる。
基準色の受光量レベルは、ユーザが指示したタイミングで取得された各色の受光量レベルに基づいて定められる。例えば、所定期間内に取得される複数の受光量レベル又は受光量レベルの比率に基づいて、色成分ごとに最大値及び最小値を求め、最大値と最小値との中間値が基準色の受光量レベル又は受光量レベルの比率に指定される。
特開２０００−１２１４４０号公報 特開２０００−１２１４４１号公報 特開２００５−１２７８６９号公報 特開２００５−２９１７４８号公報
上述した従来の光電スイッチは、色の判別に一致度を用いることにより、通常３つのパラメータにより表現される色情報を、一致度という１つのパラメータで表現するため、受光量と閾値とで判別する受光量方式の光電スイッチと同様な取り扱いができ、設定が簡便なものとなっている。一方、ワークに貼付されたラベル、ワークに組み付けられた部品等を検出する場合、従来の光電スイッチは、基準色との色差を求め、色差が一定レベル以上であれば、ラベルや組付け部品が存在していると判別する。また、シート状部材の切断位置、ラベルの貼付位置等を表すレジマークを検出する場合にも、基準色との色差が一定レベル以上であれば、レジマークが存在していると判別される。色差は、一致度とその上限値から求められ、色情報が基準色と完全に一致している場合の色差は０である。
従来の光電スイッチでは、上述したように予め登録された基準色との色差を判定用閾値と比較してラベル等の有無を判別している。このため、ワーク表面の色目が基準色登録時の色目と変化していれば、検出精度が低下してしまうという問題があった。例えば、色褪せや製造ロット間のバラツキにより、ワーク表面の色目が変化する。また、汚れが付着することによってワーク表面の色目が変化する。さらに、搬送装置のばたつきやうねりによってワークまでの距離が変動すれば、光学系の色収差の影響により、色目が変化することも考えられる。この様な色目の変化により、誤検出が生じてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、誤検出を抑制し、検出精度を向上させた光電スイッチを提供することを目的とする。特に、ワークの色褪せ、ワークの製造ロット間における色目のバラツキ、光電スイッチの光学面の汚れ、搬送装置のばたつきによる誤検出を抑制することができる光電スイッチを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による光電スイッチは、２以上の特定波長に対応する第１検出光を第１検出領域に向けて投光する第１投光手段と、上記２以上の特定波長に対応する第２検出光を第２検出領域に向けて投光する第２投光手段と、上記第１検出領域からの反射光を受光して第１受光信号を生成し、上記第２検出領域からの反射光を受光して第２受光信号を生成する受光手段と、上記第１投光手段、上記第２投光手段及び上記受光手段を収容する筐体と、上記第１受光信号及び上記第２受光信号の少なくとも１つの上記特定波長成分に基づいてワーク判定を行い、上記ワーク判定の結果に基づいて検出信号を生成する検出信号生成手段とを備える。
この様な構成によれば、第１投光手段及び第２投光手段に検出光を投光させることによって取得される第１受光信号及び第２受光信号に基づいてワーク判定を行うため、第１受光信号又は第２受光信号のいずれか一方のみでワーク判定を行う場合に比べ、検出精度を向上させることができる。
本発明の第２の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記第１受光信号に基づいて、少なくとも２つの上記特定波長の受光量を比較して第１色情報を取得する一方、上記第２受光信号に基づいて、少なくとも２つの上記特定波長の受光量を比較して第２色情報を取得する色情報取得手段を備え、上記検出信号生成手段が、上記第１色情報及び上記第２色情報に基づいて、ワーク判定を行うように構成される。
この様な構成によれば、少なくとも２つの特定波長の受光量を比較して取得される色情報に基づいてワーク判定を行うため、ワーク表面の反射率の変動、ワークまでの距離の変動、ワーク表面の傾きの変動による誤検出を低減させることができる。
本発明の第３の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記第１色情報及び上記第２色情報の一致度を求める一致度算出手段を備え、上記検出信号生成手段が、上記一致度を予め定められた判定閾値と比較してワーク判定を行うように構成される。
この様な構成によれば、第１検出領域及び第２検出領域間の色目の差異が検知されるため、ワーク上のラベル、組付け部品、レジマーク等を検出する際に、ワークの色褪せ、ワークの製造ロット間における色目のバラツキ、光電スイッチの光学面の汚れ、搬送装置のばたつきの影響を低減させることができる。また、第１色情報及び第２色情報から一致度を求めるため、ワーク判定に先立って基準色を登録する必要がない。
本発明の第４の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、補正用色情報の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、上記取込指示に従って取得された第１色情報及び第２色情報に基づいて、色差のゼロ点を調整するための補正量を求める補正量算出手段とを備え、上記検出信号生成手段が、上記補正量による補正後の第１色情報及び第２色情報に基づいて、ワーク判定を行うように構成される。
この様な構成によれば、第１投光手段及び第２投光手段間で光源の色目が変化し、或いは、第１検出領域からの反射光を受光する受光素子と第２検出領域からの反射光を受光する受光素子との間で特性にバラツキがある場合であっても、色差のゼロ点が調整されるため、検出精度の低下を抑制することができる。
本発明の第５の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、基準色の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、上記取込指示に従って取得された第１色情報及び第２色情報をそれぞれ第１基準色及び第２基準色として記憶する基準色記憶手段と、上記第１色情報を上記第１基準色と比較して第１の一致度を求めるとともに、上記第２色情報を上記第２基準色と比較して第２の一致度を求める一致度算出手段とを備え、上記検出信号生成手段が、上記第１の一致度及び上記第２の一致度に基づいて、ワーク判定を行うように構成される。
この様な構成によれば、第１検出領域に対する色判別と第２検出領域に対する色判別とを組み合わせてワーク判定を行うことができる。このため、第１検出領域及び第２検出領域間で所定の色差を有するワーク上の部位等を検出することができる。
本発明の第６の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記第１検出光及び上記第２検出光が、色相が異なる２以上の色成分を含む白色光であり、上記受光手段が、検出領域からの反射光を上記２以上の特定波長に対応して選択的に受光する２以上の受光素子を有し、上記検出信号生成手段が、上記第１検出領域からの反射光及び上記第２検出領域からの反射光にそれぞれ対応する第１受光量及び第２受光量の少なくとも１つの上記色成分に基づいて、ワーク判定を行うように構成される。
この様な構成によれば、受光量の少なくとも１つの色成分に基づいてワーク判定を行うため、ワーク表面の反射率又は色の違い、ワークまでの距離の違い、ワーク表面の傾きの違い等により受光量が変動することを利用して、ワーク上のラベル、組付け部品、レジマーク等を検出することができる。
本発明による光電スイッチでは、誤検出を抑制し、検出精度を向上させることができる。特に、第１投光手段及び第２投光手段に検出光を投光させることによって取得される第１受光信号及び第２受光信号に基づいてワーク判定を行うため、ワークの色褪せ、ワークの製造ロット間における色目のバラツキ、光電スイッチの光学面の汚れ、搬送装置のばたつきによる誤検出を抑制することができる。
本発明の実施の形態による光電スイッチ１の一構成例を示した平面図である。 図１の光電スイッチ１のＡ−Ａ切断線による断面図である。 図１の光電スイッチ１のＢ−Ｂ切断線による断面図である。 図１の光電スイッチ１を展開して示した斜視図である。 図４の光学モジュール３２を展開して示した斜視図である。 図１の光電スイッチ１の動作の一例を模式的に示した説明図である。 光電スイッチ１の運用形態の一例を示した説明図である。 図３のＰＤユニット４１の受光面を示した図である。 図１の光電スイッチ１内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図９の主制御部１００の構成例を示したブロック図である。 図９の光電スイッチ１における色差のゼロ点調整時の動作の一例を示したフローチャートである。 図９の光電スイッチ１における運転時の動作の一例を示したフローチャートである。 図９の光電スイッチ１における基準色登録時の動作の一例を示したフローチャートである。 図９の光電スイッチ１における運転時の動作の一例を示したフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、投光レンズの光軸（主軸）の方向を前後方向として説明するが、本発明による光電スイッチの使用時における姿勢を限定するものではない。
＜光電スイッチ１＞
図１は、本発明の実施の形態による光電スイッチ１の一構成例を示した平面図であり、色判別方式の光電スイッチ１が示されている。図中の（ａ）には、筐体１０の前面が示され、（ｂ）には、筐体１０の右側面が示されている。図２は、図１の光電スイッチ１をＡ−Ａ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。図３は、図１の光電スイッチ１をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面を示した断面図である。図２及び図３には、矢印により示した方向から切断面を見た場合が示されている。図４は、図１の光電スイッチ１を展開して示した斜視図である。図５は、図４の光学モジュール３２を展開して示した斜視図である。
光電スイッチ１は、検出光を投光し、検出領域からの反射光を受光してワーク判定を行い、ワーク判定の結果に基づいて検出信号を生成する検出装置である。ワーク判定は、ワーク表面の色を判別して行われ、ワークの良否、ワークの有無等を示す検出信号が出力される。
この光電スイッチ１は、筐体１０、絶縁フィルム３１、光学モジュール３２、メイン基板３３及びシールドシート３４により構成される。筐体１０は、回路素子、光学部品等を収容するための直方体形状のケーシングであり、筐体本体１０ａ及び本体カバー１０ｂからなる。
筐体本体１０ａは、右側面が開口した箱体であり、絶縁フィルム３１、光学モジュール３２、メイン基板３３及びシールドシート３４がこの順序で収容される。本体カバー１０ｂは、筐体本体１０ａの開口を塞ぐ側板であり、筐体本体１０ａに取り付けられる。筐体本体１０ａ及び本体カバー１０ｂは、高熱伝導性材料により形成される。高熱伝導性材料は、高い熱伝導性を有する材料であり、放熱性に優れる。
例えば、筐体本体１０ａ及び本体カバー１０ｂは、樹脂などに比べて熱伝導率が高い金属を用いて形成される。この光電スイッチ１では、亜鉛ダイカスト製の筐体１０が用いられている。筐体本体１０ａには、投受光窓１１、表示灯１２、操作キー１３，１４及び取付穴１５と、配線ケーブル１６の引出部と、表示パネル１８とが設けられている。
検出光は、筐体本体１０ａの前面に設けられた投受光窓１１から出射し、検出領域からの反射光が投受光窓１１に入射する。投受光窓１１は、筐体本体１０ａに形成された矩形状の開口であり、当該開口を塞ぐ透明板からなる保護カバー１７が取り付けられている。
表示灯１２は、ワーク判定の結果に応じて点灯するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）インジケータであり、筐体本体１０ａの上面の前端に配設されている。操作キー１３は、ワーク判定用の基準色を指定する際に使用される押下式のセットキーであり、筐体本体１０ａの上面に配設されている。
操作キー１４は、ワーク判定用の閾値を指定する際に使用される押下式の方向キーであり、アップキー及びダウンキーにより構成される。アップキーを操作することにより、数値をインクリメントすることができ、ダウンキーを操作することにより、数値をデクリメントすることができる。操作キー１４は、筐体本体１０ａの背面に配設されている。
取付穴１５は、光電スイッチ１を工場設備や建屋に固定するためのネジ穴であり、筐体本体１０ａの右側面に設けられている。配線ケーブル１６は、筐体１０内の回路素子に電力を供給するための電源ケーブルと、制御用信号や検出信号を伝送するための信号ケーブルとにより構成される。配線ケーブル１６の引出部は、筐体本体１０ａの背面、底面（下面）及び左側面の３面による角部（コーナー）に配置されている。
表示パネル１８は、ワーク判定用の閾値や一致度を表示する表示装置であり、筐体本体１０ａの背面に配設されている。例えば、表示パネル１８は、７セグメント表示器である。なお、表示パネル１８には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）などのアクティブマトリクス駆動方式の表示装置を用いても良い。
絶縁フィルム３１は、電気絶縁性を有し、筐体本体１０ａの側壁に沿って配置されるシート状のシールド部材である。この絶縁フィルム３１は、回路素子を筐体１０から電気的に絶縁する樹脂製のフィルムであり、左側の側壁に密着させて配置される。
絶縁フィルム３１は、熱伝導性が高い方が好ましいが、厚みが０．５ｍｍ程度を下回れば、熱伝導性を特に考慮しなくても熱抵抗は低く、より好ましくは厚みが０．１ｍｍ程度であれば、絶縁フィルム３１を介して筐体１０へ放熱することができる。なお、絶縁フィルム３１に代えて熱伝導性及び絶縁性が高い絶縁物を介在させ、放熱性と電気絶縁性の両立をさせることもできる。
＜光学モジュール３２＞
光学モジュール３２は、投光基板２０、発光素子２１ａ，２１ｂ、スリット２２、投光レンズ２３ａ，２３ｂ、受光基板４０、ＰＤユニット４１、受光レンズ４２、光学ベースフレーム３２０、放熱板３２１、スペーサ３２２及び熱伝導部材３２３により構成される。光学ベースフレーム３２０は、光学部品及び回路基板を支持する支持部材である。
発光素子２１ａ及び２１ｂは、検出光を生成する投光用光源である。この発光素子２１ａ及び２１ｂは、いずれも色相が異なる２以上の色成分を含む白色光を検出光として生成するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）であり、それぞれが矩形状の半導体チップからなり、共通の投光基板２０に面実装されている。発光素子２１ａ及び２１ｂは、左右方向に配列され、間隔を空けた状態で投光基板２０に固定されている。投光基板２０は、投光用の回路素子が設けられた回路基板である。この投光基板２０は、発光素子２１ａ及び２１ｂの発光面を前方に向けた状態で光学ベースフレーム３２０に固定される。
放熱板３２１は、発光素子２１ａ，２１ｂなどの回路素子において発生した熱を放熱させるためのヒートシンク部材であり、高熱伝導性材料により形成される。例えば、放熱板３２１は、アルミニウム製の金属製プレートにより構成される。この放熱板３２１は、投光基板２０の背面と対向するように配置される。なお、放熱板３２１は、熱伝導性の高い部材であれば金属製プレートに限られず、例えば、熱伝導性樹脂により形成されても良い。投光基板２０には、放熱板３２１に形成された取付穴に対応する位置に貫通孔が形成されており、放熱板３２１は、投光基板２０との間にスペーサ３２２を挟み込み、かつ、投光基板２０を挟み込んだ状態で、光学ベースフレーム３２０に固定される。
スペーサ３２２は、電気絶縁性を有する高熱伝導性樹脂からなり、投光基板２０の背面と放熱板３２１の前面とに接触する平板状の熱伝導部材である。スペーサ３２２は、好ましくは、ゴム、エラストマ、ゲル状体等の凹凸面や曲面への密着追従性が高い部材で形成され、投光基板２０の背面と放熱板３２１の前面とに密着し、高い放熱性を実現する。例えば、スペーサ３２２は、電気絶縁性及び熱伝導性のシリコーンやアクリル樹脂のゴム、エラストマ、又は、ゲル状体からなる。
熱伝導部材３２３は、高熱伝導性樹脂からなるブロック状の部材であり、筐体本体１０ａの側壁と放熱板３２１との間に配置される。この熱伝導部材３２３は、上下方向に延びる平板からなる。例えば、スペーサ３２２及び熱伝導部材３２３は、シリコーンゴムにより形成される。放熱板３２１が金属製である場合、熱伝導部材３２３は、電気絶縁性を有することが好ましい。なお、絶縁フィルム３１を設けない場合、熱伝導部材３２３は、電気絶縁性を有することが好ましい。
熱伝導部材３２３は、好ましくは、ゴム、エラストマ、ゲル状体等の凹凸面や曲面への密着追従性が高い部材で形成され、筐体本体１０ａの側壁に配置される絶縁フィルム３１と放熱板３２１とに密着し、高い放熱性を実現する。例えば、熱伝導部材３２３は、電気絶縁性及び熱伝導性のシリコーンやアクリル樹脂のゴム、エラストマ、又は、ゲル状体からなる。なお、絶縁フィルム３１を設けない場合、熱伝導部材３２３は、筐体本体１０ａの側壁と放熱板３２１とに密着する。
スリット２２は、発光素子２１ａ，２１ｂの発光面よりも小さい開口を有する平板状の光学部品であり、当該開口が発光素子２１ａ，２１ｂの発光面と対向するように配置されている。このスリット２２は、発光素子２１ａに対向する位置と発光素子２１ｂに対向する位置とにそれぞれ貫通孔が形成された金属製のプレートからなり、プレート表面が黒色処理され、或いは、プレート表面に黒色の塗膜が形成されている。好ましくは、スリット２２は、プレート表面が艶消しの黒色処理され、又は、プレート表面に艶消しの黒色の塗膜が形成されている。このスリット２２では、貫通孔によって開口が構成される。例えば、スリット２２は、ステンレススチールにより形成される。スリット２２の開口は、円形又は矩形である。スリット２２は、光学ベースフレーム３２０に固定される。
投光レンズ２３ａ及び２３ｂは、いずれもスリット２２の開口を通過した検出光を検出領域に集光させる光学部品であり、光学ベースフレーム３２０に固定されている。発光素子２１ａ、スリット２２及び投光レンズ２３ａは、白色光からなる検出光を生成する発光素子２１ａを点灯させることにより、２以上の特定波長に対応する第１検出光を第１検出領域に向けて投光する第１投光手段である。一方、発光素子２１ｂ、スリット２２及び投光レンズ２３ｂは、白色光からなる検出光を生成する発光素子２１ｂを点灯させることにより、第１検出光と同じ２以上の特定波長に対応する第２検出光を第２検出領域に向けて投光する第２投光手段である。特定波長は、色判別に用いる色成分である。
投光レンズ２３ａの光軸と投光レンズ２３ｂの光軸とは、略平行である。また、投光レンズ２３ａ及び２３ｂとスリット２２との間の投光空間は、光学ベースフレーム３２０に設けられた隔壁２４によって仕切られている。第１投光手段及び第２投光手段が共通の筐体１０内に収容されるため、光電スイッチ１の設置が容易である。
ＰＤユニット４１は、検出領域からの反射光を２以上の特定波長に対応して選択的に受光し、特定波長ごとの受光量にそれぞれ対応する２以上の受光信号を生成する受光素子ユニットであり、２以上のＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）により構成される。このＰＤユニット４１は、ＰＤが受光基板４０上に２次元的に配列された多分割ＰＤユニットである。例えば、各ＰＤは、１２×２４のマトリクス状に配列される。
受光基板４０は、受光用の回路素子が設けられた回路基板である。この受光基板４０は、ＰＤユニット４１の受光面を前方に向けた状態で光学ベースフレーム３２０に固定されている。受光レンズ４２は、検出領域からの反射光をＰＤユニット４１の受光面に結像させる光学部品である。この受光レンズ４２は、光軸が投光レンズ２３ａ，２３ｂの光軸と交差するように上方へ傾けた状態で配置される。受光用の光学部品及び回路素子は、投光用の光学部品及び回路素子よりも下側に配置される。
前述した絶縁フィルム３１は、筐体本体１０ａと光学モジュール３２との間に配置される。熱伝導部材３２３は、絶縁フィルム３１と放熱板３２１とに接触させた状態で配置される。
メイン基板３３は、演算回路などの回路素子が設けられた回路基板である。このメイン基板３３は、回路形成面を本体カバー１０ｂ側に向けた状態で光学ベースフレーム３２０に取り付けられる。メイン基板３３は、一方の面のみが回路形成面であっても良く、両面が回路形成面であっても良い。
シールドシート３４は、静電的、磁気的又は電磁的なシールド性能を有するシート状のシールド部材である。このシールドシート３４は、筐体１０内の回路素子を静電的、磁気的又は電磁的に絶縁するシートであり、メイン基板３３と本体カバー１０ｂとの間に配置される。シールドシート３４は、電気絶縁性を有する樹脂性のフィルムで覆われていても良い。
図６は、図１の光電スイッチ１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）には、検出光２ａ及び２ｂをワークＷに向けて投光する投光光学系を上方から見た様子が示され、（ｂ）には、ワークＷ上に形成される投光スポットＳＰａ及びＳＰｂが示されている。
発光素子２１ａ及び２１ｂは、補色の関係にある２以上の色の光を混ぜることによって白色光を生成する白色ＬＥＤである。例えば、発光素子２１ａ及び２１ｂは、青色光を放射する半導体素子層と、蛍光体を有する蛍光体層とを積層した積層体により構成される。蛍光体層は、透光性の樹脂又はガラスにより蛍光体が固定されており、蛍光体は、半導体素子層の放射光によって励起され、青色光よりも波長が長い光、例えば、黄色光を発する。
検出光２ａ及び２ｂは、いずれも青色光及び黄色光が混ざり合った混合光であり、赤色、緑色及び青色の３つの特定波長の色成分を含む。例えば、検出光２ａ及び２ｂは、互いにスペクトルが一致し、光量も同程度である。なお、検出光２ａ及び２ｂのスペクトルは、必ずしも一致させる必要はない。例えば、光電スイッチ１は、検出光２ａ及び２ｂのスペクトルの違いを予め測定し、その測定結果を補正情報として記憶し、色情報を取得する際に、当該補正情報を利用してスペクトルの不一致を補正するスペクトル補正手段を有するような構成であっても良い。また、検出光２ａ及び２ｂの光量は、必ずしも一致させる必要はない。例えば、光電スイッチ１は、検出光２ａ及び２ｂの光量の違いを予め測定し、その測定結果を補正情報として記憶し、色情報を取得する際に、当該補正情報を利用して光量の不一致を補正する光量補正手段を有するような構成であっても良い。
スリット２２は、発光素子２１ａ及び２１ｂと投光レンズ２３ａ及び２３ｂとの間に配置される。例えば、スリット２２は、発光素子２１ａ及び２１ｂの近傍に配置される。発光素子２１ａ及び２１ｂの発光面から出射される検出光のうち、周縁部の光は、スリット２２によって遮断される。スリット２２の開口を通過した検出光は、投光レンズ２３ａ及び２３ｂによって屈折作用を受け、ワークＷを含む検出領域に投光スポットＳＰａ及びＳＰｂとして結像する。スリット２２は、光量を絞るのではなく、スリット部の像を投光スポットＳＰａ及びＳＰｂとして結像させることにより、光量ムラ及び色ムラが無く、輪郭が明瞭なスポットが得られる。
投光スポットＳＰａは、検出光２ａに対応し、投光レンズ２３ａによるスリット２２の像である。一方、投光スポットＳＰｂは、検出光２ｂに対応し、投光レンズ２３ｂによるスリット２２の像である。
発光素子２１ａ、スリット２２及び投光レンズ２３ａの光軸と発光素子２１ｂ、スリット２２及び投光レンズ２３ｂの光軸とは、略平行であり、投光レンズ２３ａ及び２３ｂの焦点位置付近では、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂが重複せずに互いに離間している。このため、投光レンズ２３ａ及び２３ｂの焦点位置付近では、ワークＷまでの距離ＷＤが変動しても、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂの位置や間隔の変化は十分に小さい。
特に、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂが互いに近傍に形成される場合、色目の差異が小さく、ワークＷ上のラベル、組付け部品、レジマークＲＭ等を検出する際に、ワークＷの色褪せ、ワークＷの製造ロット間における色目のバラツキ、ワーク表面の汚れの付着、搬送装置のばたつきの影響を低減させることができる。
図７は、光電スイッチ１の運用形態の一例を示した説明図であり、ワークＷが長尺方向に搬送されるシート状の部材であり、ワークＷに印刷されたレジマークＲＭを検出する場合が示されている。この図では、紙面の上下方向に搬送されるワークＷが描画されている。
図中の（ａ）には、レジマークＲＭの通過領域に位置決めされた一方の投光スポットＳＰがレジマークＲＭの存在しない位置に形成されている状態が示されている。この場合、光電スイッチ１は、オフ状態である。一方、図中の（ｂ）には、レジマークＲＭが投光スポットＳＰの直下を通過している状態が示されている。この場合、光電スイッチ１は、オン状態である。
一方の投光スポットＳＰは、レジマークＲＭの通過領域に配置され、他方の投光スポットＳＰは、レジマークＲＭの非通過領域に配置される。レジマークＲＭの検出は、投光スポットＳＰを順次に形成した際の各受光結果を解析し、一方の投光スポットからの反射光の色情報と他方の投光スポットからの反射光の色情報との色差が一定レベル以上であるか否かを判別することによって行われる。
従来の光電スイッチでは、色情報を予め登録された基準色と比較してレジマークＲＭの有無を判別するため、ワーク表面の色目が基準色登録時の色目と変化していれば、検出精度が低下してしまうという問題があった。
これに対し、本実施の形態では、レジマークＲＭの通過領域に対応する色情報と非通過領域に対応する色情報とを比較してレジマークＲＭの有無を判別するため、ワーク表面の色目の変化の影響を受け難い。つまり、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂ間で色差が十分であれば、ワークＷの色褪せ、ワークＷの製造ロット間における色目のバラツキ、ワーク表面の汚れの付着、搬送装置のばたつき等に影響されることなく、レジマークＲＭを正しく検出することができる。
図８は、図３のＰＤユニット４１の受光面を示した図であり、受光面に形成される受光スポットＲａ及びＲｂが模式的に示されている。図中には、距離ＷＤを３段階で異ならせた場合の受光スポットＲａ及びＲｂがそれぞれ描画されている。
ＰＤユニット４１の受光面は、上下方向に長い矩形状である。受光スポットＲａは、検出光２ａのワークＷによる反射光３に対応し、受光レンズ４２による投光スポットＳＰａの像である。この受光スポットＲａは、受光面の左側に形成されている。一方、受光スポットＲｂは、検出光２ｂのワークＷによる反射光３に対応し、受光レンズ４２による投光スポットＳＰｂの像である。受光スポットＲｂは、受光面の右側に形成されている。
受光スポットＲａ及びＲｂは、距離ＷＤに対応する位置に形成される。この例では、距離ＷＤが遠いほど、受光面の上寄りに受光スポットＲａ及びＲｂが形成されている。また、距離ＷＤが遠いほど、受光スポットＲａ及びＲｂの径が小さくなっている。なお、この例では、距離ＷＤにかかわらず、受光スポットＲａ及びＲｂが、ＰＤユニット４１の受光面内に収まるように形成されているが、距離ＷＤが近い場合に、受光スポットＲａ及びＲｂが、受光面からはみ出して形成されるようにしても良い。この様に構成することにより、距離ＷＤが変化したことによる受光量の変動が緩和される。
図９は、図１の光電スイッチ１内の機能構成の一例を示したブロック図である。この光電スイッチ１は、主制御部１００、投光駆動部１０１ａ，１０１ｂ、発光素子２１ａ，２１ｂ、カラーフィルタ１０２、ＰＤユニット４１、アンプ部１０３、メモリ１０４、電源部１０５、入出力部１０６、表示部１０７及び操作部１０８により構成される。
主制御部１００は、投受光を制御し、受光信号に基づいてワーク判定を行う。投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂは、主制御部１００の指示に基づいて、発光素子２１ａ及び２１ｂをそれぞれ駆動する。例えば、主制御部１００は、投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂに指示する投光量を制御する。投光量は、受光素子からの受光量に基づいて、受光量が一定の範囲内に収まるように制御される。
反射率の高いワークの場合、受光量が相対的に大きくなるため、主制御部１００は、受光量に基づいて投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂに相対的に小さい投光量を指示する。一方、反射率の低いワークの場合、受光量が相対的に小さくなるため、主制御部１００は、受光量に基づいて投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂに相対的に大きい投光量を指示する。また、投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂは、主制御部１００の投光量指示と投光タイミング指示とに基づいて、発光素子２１ａ及び２１ｂをパルス駆動する。発光素子２１ａ及び２１ｂがパルス駆動される場合、発光素子２１ａ及び２１ｂのパルス発光量を図示しないモニタＰＤで測定し、測定されるパルス発光量が所定の目標値と一致するように投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂが制御されても良い。この場合、主制御部１００は、目標値を調整することで発光素子２１ａ及び２１ｂの発光量を調整することができる。また、主制御部１００は、発光素子２１ａ及び２１ｂを交互に繰り返し点灯させる。
検出光２ａ及び２ｂは、それぞれ投光レンズ２３ａ及び２３ｂを介し、検出領域に向けて出射される。検出領域からの反射光３は、受光レンズ４２を介してカラーフィルタ１０２及びＰＤユニット４１に入射される。
カラーフィルタ１０２は、２次元位置に応じて特定波長の色成分の光を選択的に透過させる光学部品であり、ＰＤユニット４１の受光面上に配置される。このカラーフィルタ１０２では、赤色、緑色及び青色の３つの特定波長のいずれかをそれぞれ選択的に透過させるＲフィルタ領域、Ｇフィルタ領域及びＢフィルタ領域がマトリクス状に配置される。Ｒフィルタ領域、Ｇフィルタ領域及びＢフィルタ領域は、いずれも微小な矩形領域からなり、多数の受光素子（ＰＤ）に対応づけて形成される。
ＰＤユニット４１は、第１検出領域からの反射光３を受光して第１受光信号を生成し、第２検出領域からの反射光３を受光して第２受光信号を生成する。アンプ部１０３は、ＰＤユニット４１の各受光素子から入力される受光信号を増幅して主制御部１００へ出力する増幅器ユニットである。このアンプ部１０３は、ゲインを切り替えることができる。受光信号は、特定波長の色成分ごとに増幅して主制御部１００へ出力される。アンプ部１０３のゲインは、主制御部１００による発光素子２１ａ及び２１ｂの発光量の調整と同様に、受光素子からの受光量を表す受光信号に基づいて、受光量が一定の範囲内に収まるように主制御部１００により制御される。主制御部１００は、受光信号に基づいてアンプ部１０３のゲインと発光素子２１ａ及び２１ｂの発光量の両方を制御するようにしても良い。
メモリ１０４には、ワーク判定用の閾値、基準色の色情報などが保持される。電源部１０５は、配線ケーブル１６を介してコントローラなどの外部機器に接続され、主制御部１００の制御に基づいて、主制御部１００や投光駆動部１０１ａ，１０１ｂに直流電源を供給する。入出力部１０６は、配線ケーブル１６を介してコントローラなどの外部機器に接続され、制御用信号を受信して主制御部１００へ出力し、主制御部１００から入力された検出信号を外部機器へ送信する。
表示部１０７は、主制御部１００の制御に基づいて、ワーク判定用の閾値、一致度、色差等を表示パネル１８に表示する。操作部１０８は、操作キー１３及び１４の押下操作に基づいて、操作信号を生成し、主制御部１００へ出力する。
＜主制御部１００＞
図１０は、図９の主制御部１００の構成例を示したブロック図である。この主制御部１００は、投光制御部１１０、色情報取得部１１１、基準色記憶部１１２、取込指示受付部１１３、一致度算出部１１４、検出信号生成部１１５、補正量算出部１１６及びモード切替部１１７により構成される。
投光制御部１１０は、アンプ部１０３から入力される受光信号に基づいて、投光駆動部１０１ａ及び１０１ｂを制御し、発光素子２１ａ及び２１ｂによる投光量を調整する。例えば、反射光３の受光量が一定レベルを上回った場合に、投光量を下げる一方、反射光３の受光量が当該一定レベルを下回った場合に、投光量を上げて元の状態に戻す制御が行われる。
また、投光制御部１１０は、アンプ部１０３からの受光信号に基づいて、アンプ部１０３のゲインを切り替える。例えば、反射光３の受光量が一定レベルを上回った場合に、アンプ部１０３のゲインを下げる一方、反射光３の受光量が当該一定レベルを下回った場合に、アンプ部１０３のゲインを上げて元の状態に戻す制御が行われる。この様な投光量制御は、ＲＧＢのいずれかの受光量に基づいて行われる。或いは、ＲＧＢの各受光量を組み合わせて得られるパラメータに基づいて行われる。投光制御部１１０では、発光素子２１ａ及び２１ｂを交互に繰り返し点灯させる。
色情報取得部１１１は、２以上の特定波長にそれぞれ対応する２以上の受光信号に基づいて、少なくとも２つの特定波長の受光量を比較して色情報を取得し、基準色として基準色記憶部１１２内に格納し、或いは、一致度算出部１１４へ出力する。取得される色情報は、３色の受光量レベルに基づいて定められる。例えば、赤色光の受光量レベルをＲ１、緑色光の受光量レベルをＧ１、青色光の受光量レベルをＢ１とし、受光量の和をＭｋ＝Ｒｋ＋Ｇｋ＋Ｂｋとすれば、３色の受光量レベルの比率ｒｋ＝Ｒｋ／Ｍｋ，ｇｋ＝Ｇｋ／Ｍｋ，ｂｋ＝Ｂｋ／Ｍｋを用いた組（ｒ１，ｇ１，ｂ１）により色が表される。色情報（ｒ１，ｇ１，ｂ１）は、周期的に繰り返し取得される。
この光電スイッチ１では、投光スポットＳＰａからの反射光３に対応する色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）と、投光スポットＳＰｂからの反射光３に対応する色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）とが交互に繰り返し取得される。色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）は、第１受光信号に基づいて取得される第１色情報である。一方、色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）は、第２受光信号に基づいて取得される第２色情報である。
取込指示受付部１１３は、操作部１０８からの操作信号に基づいて、基準色の取込指示を受け付け、色情報取得部１１１に色情報の取込を指示する。色情報取得部１１１は、取込指示受付部１１３の指示に基づいて、色情報（ｒ０，ｇ０，ｂ０）を取得し、基準色の色情報として基準色記憶部１１２内に格納する。基準色記憶部１１２には、取込指示受付部１１３の取込指示に従って取得された第１色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び第２色情報（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）がそれぞれ第１基準色及び第２基準色として保持される。
一致度算出部１１４は、色情報取得部１１１により取得された色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）、（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）又は基準色記憶部１１２に登録された基準色の色情報（ｒ０，ｇ０，ｂ０）に基づいて、一致度Ｃを算出し、検出信号生成部１１５へ出力する。一致度Ｃは、色の一致の度合いを示すパラメータであり、比較対象の色がワーク判定の基準として登録された色にどれだけ類似しているのかが定量的に評価される。
例えば、一致度Ｃは、０以上９９９以下の整数を用いて表される。この場合、一致度Ｃの上限は９９９であり、比較対象の色が基準色と完全に一致していれば、一致度Ｃは９９９である。なお、一致度Ｃは、１以上１０００以下の整数を用いて表しても良い。この場合、一致度Ｃの上限は１０００であり、比較対象の色が基準色と完全に一致していれば、一致度Ｃは１０００である。
表示部１０７は、一致度算出部１１４により算出された一致度Ｃを表示パネル１８に表示する。なお、色情報として、各色の受光量レベルの比率であるｒｋ，ｇｋ，ｂｋの組（ｒｋ，ｇｋ，ｂｋ）を例示したが、本発明では、色情報の構成をこれに限らない。例えば、赤色光の受光量レベル、緑色光の受光量レベル、青色光の受光量レベルの組（Ｒｋ，Ｇｋ，Ｂｋ）を色情報としても良い。また、ＲＧＢ表色系に限られず、Ｌａｂ等の表色系に基づく各色成分の値からなる組を色情報としても良い。
検出信号生成部１１５は、一致度算出部１１４により算出された一致度Ｃを予め定められた判定閾値Ｃｄと比較してワーク判定を行い、検出信号を生成して入出力部１０６へ出力する。検出信号は、ワーク判定の結果に基づいて生成される。運転モードでは、色情報が新たに取得されるごとに、一致度Ｃが算出され、ワーク判定が行われる。
モード切替部１１７は、操作部１０８からの操作信号に基づいて、運転時の動作モードをチューニングフリーモード、マッチングモード及び１スポットモードのいずれかに切り替える。
チューニングフリーモードは、２つの投光スポットＳＰａ及びＳＰｂ間の色差に基づいてワーク判定を行う差分モードであり、基準色の登録を必要としない動作モードである。チューニングフリーモードでは、投光スポットＳＰａからの反射光３に対応する色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）と投光スポットＳＰｂからの反射光３に対応する色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）とを比較して両色情報の一致度Ｃが求められる。色差は、この一致度Ｃから求められ、判定閾値Ｃｄと比較することにより、ワーク判定が行われる。
一方、マッチングモードは、２つの色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を予め登録された基準色の色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）とそれぞれ比較してワーク判定を行う動作モードである。マッチングモードでは、取込指示受付部１１３の取込指示に従って第１色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び第２色情報（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）が取得され、基準色として基準色記憶部１１２内に格納される。色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）は、投光スポットＳＰａからの反射光３に対応する第１色情報である。一方、色情報（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）は、投光スポットＳＰｂからの反射光３に対応する第２色情報である。
また、マッチングモードでは、現在の色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）を基準色の色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）と比較して両色情報の一致度Ｃａが求められるとともに、現在の色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を基準色の色情報（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）と比較して両色情報の一致度Ｃｂが求められる。ワーク判定は、一致度Ｃａ及びＣｂを判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄとそれぞれ比較することによって行われる。
例えば、一致度Ｃａ及びＣｂがいずれも判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄを上回った場合に、光電スイッチ１は、オン状態に遷移する。一方、一致度Ｃａ及びＣｂがいずれも判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄ以下となった場合に、光電スイッチ１は、オフ状態に遷移する。
或いは、判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄは、共通の値Ｃｄであり、一致度Ｃａ及びＣｂのいずれか低い方が判定閾値Ｃｄを上回った場合に、光電スイッチ１は、オン状態に遷移する。一方、一致度Ｃａ及びＣｂのいずれか低い方が判定閾値Ｃｄ以下となった場合に、光電スイッチ１は、オフ状態に遷移する。
或いは、一致度Ｃａ及びＣｂがいずれも判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄを上回った場合に、光電スイッチ１は、オン状態に遷移する一方、一致度Ｃａ又はＣｂのいずれかが判定閾値Ｃａｄ又はＣｂｄ以下となった場合に、光電スイッチ１は、オフ状態に遷移する。判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄや上述した様な状態遷移の条件は、マッチングパラメータとして予め設定される。
１スポットモードは、色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）又は（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）のいずれか一方を対応する基準色の色情報と比較してワーク判定を行う動作モードである。１スポットモードでは、現在の色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）又は（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を基準色の色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）又は（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）と比較して両色情報の一致度Ｃが求められる。ワーク判定は、一致度Ｃを判定閾値Ｃｄと比較することによって行われる。
なお、チューニングフリーモードでは、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂのうち、一方の投光スポットからの反射光３の受光量が一定レベル以下であれば、その色情報は黒色であるものとして処理される。マッチングモード及び１スポットモードでは、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂのうち、一方の投光スポットからの反射光３の受光量が一定レベル以下であれば、エラーが生じたものとして処理される。
取込指示受付部１１３は、操作部１０８からの操作信号に基づいて、補正用色情報の取込指示を受け付け、色情報取得部１１１に色情報の取込を指示する。補正量算出部１１６は、チューニングフリーモードにおいて、取込指示受付部１１３の取込指示に従って取得された第１色情報（ｒ２ａ，ｇ２ａ，ｂ２ａ）及び第２（ｒ２ｂ，ｇ２ｂ，ｂ２ｂ）に基づいて、色差のゼロ点を調整するための補正量を求める。
例えば、受光量比率ｒ２ａ，ｇ２ａ及びｂ２ａが受光量比率ｒ２ｂ，ｇ２ｂ及びｂ２ｂとそれぞれ一致するように、補正係数ｋｒａ，ｋｇａ及びｋｂａが求められる。また、受光量の和（総受光量）Ｍ２ａ＝（Ｒ２ａ＋Ｇ２ａ＋Ｂ２ａ）がＭ２ｂ＝（Ｒ２ｂ＋Ｇ２ｂ＋Ｂ２ｂ）と一致するように、補正係数Ｋａが求められる。
投光光学系や受光光学系の温度特性や経時変化により、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂ間の色差が変化する場合がある。この様な場合に、マスターワーク、例えば、白色ワークを用いて投光スポットＳＰａ及びＳＰｂ間の色差がゼロになるように、受光量が補正される。なお、受光量Ｒ２ａ，Ｇ２ａ，Ｂ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｇ２ｂ及びＢ２ｂ自体を補正するような構成であっても良い。
検出信号生成部１１５は、補正量による補正後の色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）に基づいて、ワーク判定を行う。すなわち、一致度算出部１１４は、現在の色情報ｒ１ａ，ｇ１ａ及びｂ１ａに対し、補正係数ｋｒａ，ｋｇａ及びｋｂａをそれぞれ乗算することにより、補正後の色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）を求め、色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）と比較することにより、一致度Ｃを算出する。検出信号生成部１１５は、この一致度Ｃから色差を求めて判定閾値Ｃｄと比較することにより、ワーク判定を行う。
この様に色情報を補正することにより、第１投光手段及び第２投光手段間で光源の色目が変化し、或いは、第１検出領域からの反射光３を受光する受光素子と第２検出領域からの反射光３を受光する受光素子との間で特性にバラツキがある場合であっても、色差が調整されるため、検出精度の低下を抑制することができる。
図１１のステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、図９の光電スイッチ１における色差のゼロ点調整時の動作の一例を示したフローチャートである。図中には、チューニングフリーモード時に、操作キー１３に対する押下操作を検知した後の処理手順が示されている。
まず、主制御部１００は、現在の受光量Ｒ２ａ，Ｇ２ａ，Ｂ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｇ２ｂ，Ｂ２ｂを順次に読み込み、色成分ごとの受光量比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋからなる色情報（ｒ２ａ，ｇ２ａ，ｂ２ａ）及び（ｒ２ｂ，ｇ２ｂ，ｂ２ｂ）を取得する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。
次に、主制御部１００は、取得した色情報（ｒ２ａ，ｇ２ａ，ｂ２ａ）及び（ｒ２ｂ，ｇ２ｂ，ｂ２ｂ）に基づいて、受光量比率を補正するための比率補正値、すなわち、補正係数ｋｒａ，ｋｇａ，ｋｂａをそれぞれ決定する（ステップＳ１０３）。
次に、主制御部１００は、現在の受光量Ｒ２ａ，Ｇ２ａ，Ｂ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｇ２ｂ，Ｂ２ｂに基づいて、総受光量を補正するための受光量補正値、すなわち、補正係数Ｋａを決定する（ステップＳ１０４）。主制御部１００は、補正係数ｋｒａ，ｋｇａ，ｋｂａ及びＫａをゼロ点調整用のパラメータとして記憶する。
図１２のステップＳ２０１〜Ｓ２０６は、図９の光電スイッチ１における運転時の動作の一例を示したフローチャートであり、動作モードがチューニングフリーモードである場合が示されている。運転中は、ステップＳ２０１からステップＳ２０６までの処理手順が周期的に繰り返される。
まず、主制御部１００は、現在の受光量Ｒ１ａ，Ｇ１ａ，Ｂ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｇ１ｂ，Ｂ１ｂを順次に読み込み、色成分ごとの受光量比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋからなる色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を取得する（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。このとき、主制御部１００は、補正係数ｋｒａ，ｋｇａ，ｋｂａ及びＫａを用いて、色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）を補正する。
次に、主制御部１００は、取得した色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）に基づいて、両色情報の一致度Ｃを算出し、色差に変換する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。具体的には、補正後の色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）に対する色情報（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）の一致度Ｃが算出される。
次に、主制御部１００は、算出した色差を判定閾値Ｃｄと比較することによってワーク判定を行い、その判定結果を出力する（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）。具体的には、色差が判定閾値Ｃｄを上回っていれば、オン状態が選択される。一方、色差が判定閾値Ｃｄ以下である場合には、オフ状態が選択される。
図１３のステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、図９の光電スイッチ１における基準色登録時の動作の一例を示したフローチャートである。図中には、マッチングモード時に、操作キー１３に対する押下操作を検知した後の処理手順が示されている。
まず、主制御部１００は、現在の受光量Ｒ０ａ，Ｇ０ａ，Ｂ０ａ，Ｒ０ｂ，Ｇ０ｂ，Ｂ０ｂを順次に読み込み、色成分ごとの受光量比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋからなる色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）を取得する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。
次に、主制御部１００は、現在の色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）を基準色として登録する（ステップＳ３０３）。次に、主制御部１００は、受光量のバラツキ又は受光量比率のバラツキに基づいて、判定閾値Ｃａｄ及びＣｂｄや状態遷移の条件等のマッチングパラメータを設定する（ステップＳ３０４）。
図１４のステップＳ４０１〜Ｓ４０６は、図９の光電スイッチ１における運転時の動作の一例を示したフローチャートであり、動作モードがマッチングモードである場合が示されている。運転中は、ステップＳ４０１からステップＳ４０６までの処理手順が周期的に繰り返される。
まず、主制御部１００は、現在の受光量Ｒ１ａ，Ｇ１ａ，Ｂ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｇ１ｂ，Ｂ１ｂを順次に読み込み、色成分ごとの受光量比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋからなる色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を取得する（ステップＳ４０１，Ｓ４０２）。
次に、主制御部１００は、取得した色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）を基準色の色情報（ｒ０ａ，ｇ０ａ，ｂ０ａ）及び（ｒ０ｂ，ｇ０ｂ，ｂ０ｂ）とそれぞれ比較して、両色情報の一致度Ｃａ及びＣｂを算出する（ステップＳ４０３）。
次に、主制御部１００は、算出した一致度Ｃａ及びＣｂのうち、低い方の一致度をマッチング値として選択し（ステップＳ４０４）、判定閾値Ｃｄと比較することによってワーク判定を行い、その判定結果を出力する（ステップＳ４０５，Ｓ４０６）。具体的には、マッチング値が判定閾値Ｃｄを上回っていれば、オン状態が選択される。一方、マッチング値が判定閾値Ｃｄ以下である場合には、オフ状態が選択される。
本実施の形態によれば、検出光２ａ及び２ｂを順次に投光させて取得される色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）に基づいてワーク判定を行うため、（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）又は（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）のいずれか一方のみでワーク判定を行う場合に比べ、検出精度を向上させることができる。
特に、チューニングフリーモードを選択すれば、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂ間の色目の差異が検知されるため、ワークＷ上のラベル、組付け部品、レジマークＲＭ等を検出する際に、ワークＷの色褪せ、ワークＷの製造ロット間における色目のバラツキ、光電スイッチ１の光学面への汚れの付着、搬送装置のばたつきの影響を低減させることができる。また、色情報（ｒ１ａ，ｇ１ａ，ｂ１ａ）及び（ｒ１ｂ，ｇ１ｂ，ｂ１ｂ）から一致度Ｃを求めるため、ワーク判定に先立って基準色を登録する必要がない。例えば、検出対象が色柄のバリエーションが豊富な包装用フィルム等のシート状部材に印刷されたレジマークである場合、段取り替えによりレジマークの色が色柄のバリエーションに応じて変わることがある。この様なケースであっても、チューニングフリーモードであれば基準色の登録が不要であるため、段取り替えに対応することが容易である。
また、マッチングモードを選択すれば、第１検出領域に対する色判別と第２検出領域に対する色判別とを組み合わせてワーク判定を行うことができる。このため、第１検出領域及び第２検出領域間で所定の色差を有するワークＷ上の部位等を検出することができる。例えば、切断位置やラベルの貼付位置にレジマークＲＭが印刷されていなくても、所定の色差を有する部位であれば、光電スイッチ１によって検出することができる。
なお、本実施の形態では、色情報を取得してワーク判定を行う場合の例について説明したが、本発明は、ワーク判定方法をこれに限定するものではない。例えば、検出領域からの反射光３の受光量に基づいてワーク判定を行うような構成であっても良い。この場合、検出信号生成部１１５は、第１検出領域からの反射光３及び第２検出領域からの反射光３にそれぞれ対応する第１受光量及び第２受光量の少なくとも１つの色成分に基づいて、ワーク判定を行う。
また、本実施の形態では、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂの間隔やサイズが焦点位置付近において概ね一定である場合に例について説明したが、本発明は、投光光学系の構成をこれに限定するものではない。例えば、投光光学系が、投光スポットＳＰａ及びＳＰｂの間隔、各投光スポットＳＰａ及びＳＰｂのサイズ（スポット径）、又は、検出光２ａ及び２ｂ間の光軸の角度を調整するための調整機構を有するような構成であっても良い。
また、本実施の形態では、２つの発光素子２１ａ及び２１ｂを時分割で順に点灯させることにより、検出光２ａ及び２ｂが時分割で順に投光される場合の例について説明したが、本発明は、１つの発光素子からの光を分割して検出光２ａ及び２ｂを得るような構成にも適用することができる。
また、本実施の形態では、第１投光手段及び第２投光手段が、それぞれ発光素子２１ａ，２１ｂ、スリット２２及び投光レンズ２３ａ及び２３ｂを有する場合の例について説明したが、本発明は第１投光手段及び第２投光手段の構成をこれに限定するものではない。例えば、発光素子２１ａ及び２１ｂとして共通の発光素子を用いても良い。また、投光レンズ２３ａ及び２３ｂとして共通の投光レンズを用いても良い。また、本発明による光電スイッチ１では、第１投光手段及び第２投光手段にスリット２２を必ずしも設ける必要はなく、発光素子と投光レンズとの間に光ファイバ等の導光部材を設けるような構成であっても良い。また、発光素子としてレーザ等の点光源を用いることにより、スリット２２を不要とする構成であっても良い。
また、本実施の形態では、第１投光手段からの第１検出光と、第２投光手段からの第２検出光とに対応して共通の受光手段が設けられる場合の例を示したが、本発明は受光手段の構成をこれに限定するものではない。例えば、第１投光手段からの第１検出光と、第２投光手段からの第２検出光のそれぞれに対応するＰＤユニットを設けるようにしても良く、この場合、投光レンズは第１投光手段からの第１検出光と、第２投光手段からの第２検出光のそれぞれに対応させて別々に設けても良く、或いは、共通の投光レンズを設けても良い。
また、本実施の形態では、ワークＷからの反射光３を受光して色情報を取得し、ワークＷの色目に基づいてワーク判定を行う場合の例について説明したが、本発明はワーク判定の方法をこれに限定するものではない。例えば、投光光学系及び受光光学系に偏光フィルタを用いて反射光３から正反射成分を除去するような構成であっても良い。偏光フィルタを用いて正反射成分を除去することにより、投光用光源の色目の変化に影響されることなく、ワークＷの色目を正しく判別することができる。
また、本実施の形態では、一致度Ｃが３色の受光量レベルの比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋに基づいて算出される場合の例について説明したが、本発明は、一致度Ｃの算出方法をこれに限定するものではない。３色の受光量レベルの比率ｒｋ，ｇｋ，ｂｋと受光量の和Ｍｋとに基づいて一致度Ｃを求めるような構成であっても良い。この様な一致度Ｃを用いることにより、有彩色のワークだけでなく、色相や彩度が同程度であって明度だけが大きく変化する様なワーク、特に、白黒の濃淡を有する様な無彩色のワークを正しく検出することができる。
また、本実施の形態では、操作キー１３の押下操作に基づいて、補正用色情報や基準色の取込指示が入力される場合の例について説明したが、本発明は、補正用色情報及び基準色の取込を指示する方法をこれに限定するものではない。例えば、コントローラなどの外部機器から入力されるタイミング信号又はトリガ信号に基づいて、補正用色情報又は基準色の色情報を取り込むような構成であっても良い。
また、本実施の形態では、色相が異なる２以上の色成分を含む白色光を検出光として用いる場合の例について説明したが、本発明は、投光用光源をこれに限定するものではない。例えば、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ生成する３つの発光素子を投光用光源として備え、各発光素子を時分割で順に点灯させることにより、赤色、緑色及び青色の３つの特定波長に対応する検出光を検出領域に向けて投光するような構成であっても良い。また、赤色光、緑色光及び青色光の３つの発光素子を同時に点灯させることにより、赤色光、緑色光及び青色光が混ざり合った白色光からなる検出光を投光するような構成であっても良い。
また、本実施の形態では、ＰＤユニット４１を用いて反射光３を受光する場合の例について説明したが、本発明は、受光手段の構成をこれに限定するものではない。例えば、反射光３を赤色、緑色及び青色の３つの色成分に分光する分光器と、各色成分を受光する３つの受光素子とを受光手段として備えるような構成であっても良い。或いは、赤色、緑色及び青色の検出光を時分割で順に投光する場合には、１つの受光素子を受光手段として備えるような構成であっても良い。
１ 光電スイッチ
１０ 筐体
１０ａ 筐体本体
１０ｂ 本体カバー
１１ 投受光窓
１２ 表示灯
１３，１４ 操作キー
１５ 取付穴
１６ 配線ケーブル
１７ 保護カバー
１８ 表示パネル
２０ 投光基板
２１ａ，２１ｂ 発光素子
２２ スリット
２３ａ，２３ｂ 投光レンズ
３１ 絶縁フィルム
３２ 光学モジュール
３２０ 光学ベースフレーム
３２１ 放熱板
３２２ スペーサ
３２３ 熱伝導部材
３３ メイン基板
３４ シールドシート
４０ 受光基板
４１ ＰＤユニット
４２ 受光レンズ
１００ 主制御部
１０１ａ，１０１ｂ 投光駆動部
１０２ カラーフィルタ
１０３ アンプ部
１０４ メモリ
１０５ 電源部
１０６ 入出力部
１０７ 表示部
１０８ 操作部
１１０ 投光制御部
１１１ 色情報取得部
１１２ 基準色記憶部
１１３ 取込指示受付部
１１４ 一致度算出部
１１５ 検出信号生成部
１１６ 補正量算出部
１１７ モード切替部
２ａ，２ｂ 検出光
３ 反射光

Claims (6)

  1. ２以上の特定波長に対応する第１検出光を第１検出領域に向けて発光する第１発光素子と、
    上記第１発光素子とは異なる位置に配置され、上記２以上の特定波長に対応する第２検出光を第２検出領域に向けて発光する第２発光素子と、
    上記第１発光素子が発光する上記第１検出光を集光して上記第１検出領域に第１投光スポットを形成し、上記第２検出光が発光する上記第２検出光を集光して上記第２検出領域に第２投光スポットを形成する投光レンズ部と、
    上記第１発光素子及び上記第２発光素子が時分割で発光するように制御する発光素子制御手段と、
    上記第１検出領域に形成された上記第１投光スポットからの反射光を受光して第１受光信号を生成し、上記第２検出領域に形成された上記第２投光スポットからの反射光を受光して第２受光信号を生成する受光手段と、
    上記第１発光素子、上記第２発光素子、上記投光レンズ部及び上記受光手段を収容する筐体と、
    上記第１受光信号に基づいて、少なくとも２つの上記特定波長の受光量を比較して第１色情報を取得する一方、上記第２受光信号に基づいて、少なくとも２つの上記特定波長の受光量を比較して第２色情報を取得する色情報取得部と、
    上記色情報取得部が取得する上記第１色情報及び上記第２色情報に基づいてワーク判定を行い、上記ワーク判定の結果に基づいて検出信号を生成する検出信号生成手段とを備えたことを特徴とする光電スイッチ。
  2. 上記第１色情報及び上記第２色情報の一致度を求める一致度算出手段を備え、
    上記検出信号生成手段は、上記一致度を予め定められた判定閾値と比較してワーク判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の光電スイッチ。
  3. 補正用色情報の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、
    上記取込指示に従って取得された第１色情報及び第２色情報に基づいて、色差のゼロ点を調整するための補正量を求める補正量算出手段とを備え、
    上記検出信号生成手段は、上記補正量による補正後の第１色情報及び第２色情報に基づいて、ワーク判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の光電スイッチ。
  4. 基準色の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、
    上記取込指示に従って取得された第１色情報及び第２色情報をそれぞれ第１基準色及び第２基準色として記憶する基準色記憶手段と、
    上記第１色情報を上記第１基準色と比較して第１の一致度を求めるとともに、上記第２色情報を上記第２基準色と比較して第２の一致度を求める一致度算出手段とを備え、
    上記検出信号生成手段は、上記第１の一致度及び上記第２の一致度に基づいて、ワーク判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の光電スイッチ。
  5. 上記投光レンズ部は、第１の光軸を有し、上記第１発光素子が発光する上記第１検出光を集光して上記第１検出領域に第１投光スポットを形成するための第１投光レンズと、
    上記第１の光軸とは異なる第２の光軸を有し、上記第２検出光が発光する上記第２検出光を集光して上記第２検出領域に第２投光スポットを形成するための第２投光レンズとを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光電スイッチ。
  6. 上記第１投光スポット及び上記第２投光スポットの間隔、又は、上記第１投光スポット及び上記第２投光スポットのサイズを調整する光学系の調整機構を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光電スイッチ。
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