JPH05118912A - 光検出機器の同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光スポットを分割し、各分割領域からの反
射光が同程度であることを通して受光スポットが被検出
物の輪郭からはみ出ていないことを検出する。 【構成】 受光スポットからの反射光を受光装置で受け
るようにした光検出機器を前提として、受光スポットを
分割し、各分割領域に対応させて受光装置をそれぞれ設
けると共に、各受光装置の出力信号を比較して所定の比
率のときに同期信号を出力する。また受光ファイバを用
いるときには、受光ファイバの入射面を分割して受光ス
ポットに臨ませて設け、この受光ファイバの出射面を上
記分割数に応じた数の受光装置に光学的に連結する。さ
らに上記分割を等分２分割とし、各出力信号を比較して
これが等しいときに同期信号を出力すればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検出物に光を当て、
その反射光を解析することによって被検出物の特質、例
えば色彩などを検出するようにした光検出機器に係り、
特にその検出精度を向上させるための対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、色彩を光学的に検出する光検出機
器として、例えば投光用光源により被検出物に光を当
て、受光スポットからの反射光を受光装置で受け、この
受光装置の出力信号を解析することにより、被検出物の
色彩を色相、彩度などの面から判定するものが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光検出機器によれば、受光スポットにより被検出物のみ
ならずこれに隣接する物体まで捉えてしまうことがある
が、その場合には被検出物及び隣接物体の双方からの反
射光に基づいて受光装置から信号が出力されるので、被
検出物の色彩を誤検出してしまう。

【０００４】そこで、従来、受光装置とは別に境界検出
装置を設け、この境界検出装置により受光スポットが被
検出物の輪郭からはみ出ているか否かを検出し、はみ出
していないときに同期信号を出力し、この同期信号の出
力中にのみ受光装置の出力信号を有効に扱う対策がとら
れていた。

【０００５】しかし、そのようにすると、境界判定用の
センサ等を別途に設ける必要があり、その分コスト的に
高くつく。また、上記境界判定用センサで監視する領域
を受光装置から遡って特定される受光スポットに一致さ
せないと同期制御できないが、境界判定用センサ等は受
光装置とは別に設置されているので、この調整作業が非
常に難しく、監視領域を受光スポットに完全に一致させ
ることは事実上不可能である。このような問題は上述し
たように色彩を光学的に検出する光検出機器のみなら
ず、輪郭をもつ被検出物の状態を光学的に検出する光検
出機器であれば同様に起り得るものである。

【０００６】本発明はこのような点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、受光スポットを
分割し、各分割領域からの反射光がバランスしているこ
とを通して受光スポットが被検出物の輪郭からはみ出て
いないことを検出することにより、低コストで済み且つ
煩雑な調整作業が一切いらず、そして誤検出を確実に防
止できる光検出機器の同期装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、受光スポットからの反射光を受光装
置で受けるようにした光検出機器を前提とする。そし
て、これに対し、受光スポットを分割し、各分割領域に
対応させて受光装置をそれぞれ設けると共に、各受光装
置の出力信号を比較して所定の比率のときに同期信号を
出力する構成としている。

【０００８】また、請求項２では、上記請求項１の構成
において、受光ファイバの入射面を分割して受光スポッ
トに臨ませて設け、この受光ファイバの出射面を上記分
割数に応じた数の受光装置に光学的に連結する構成とし
ている。

【０００９】さらに請求項３では、上記請求項１の構成
において、受光スポットを等分に２分割し、各受光装置
の出力信号がほぼ等しいときに同期信号を出力する構成
としている。

【００１０】

【作用】請求項１では、受光スポットの各分割領域から
の反射光は、それぞれ対応する受光装置に入る。

【００１１】その場合、受光スポットが被検出物のみを
捉える限りは受光スポットからの反射光の強さが一様で
あることから、各受光装置の出力信号は参照する分割領
域の面積に応じた値になるので、各受光装置の出力信号
の比率は所定値を維持し、そのために同期信号が出力さ
れる。従ってこの同期信号を受けて光検出を実行するこ
とになる。

【００１２】一方、受光スポットが被検出物のみなら
ず、これに隣接する物体まで捉えていると受光スポット
からの反射光の強さがばらつくことから、各受光装置の
出力信号は分割領域で捉えた対象の違いに応じて上記の
値からまちまちにずれてくるので、各受光装置の出力信
号の比率は所定値から変動し、そのために同期信号が出
力されない。従って、同期信号が出ないことを受けて光
検出を中断することになる。

【００１３】請求項２では、受光スポットの各分割領域
からの反射光は、受光ファイバの入射面の各分割面にそ
れぞれ入り、受光ファイバの出射面から各受光装置にそ
れぞれ入り、各受光装置の出力信号の比率が所定値と比
較されることになる。

【００１４】請求項３では、受光スポットが被検出物の
みを捉える限りは、各受光装置の出力信号がほぼ等しく
なり、そのために同期信号が出力される。

【００１５】一方、受光スポットが被検出物のみならず
これに隣接する物体まで捉えていると、各受光装置の出
力信号が異なり、そのために同期信号が出力されない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。この実施
例は、光の強度を赤、青、緑の要素別に検出する機能を
有する光検出機器に備えられた同期装置である。この光
検出機器は、装置本体１０と検出部２０とからなり、検
出部２０を被検出物Ｔに臨設しておいて、その位置を調
整し或いは装置本体１０を適宜に操作することにより、
被検出物Ｔの色彩を光学的に検出するものである。

【００１７】先ず、図１及び図２は箱形の装置本体１０
を示し、その内方下部には投光を制御し或いは反射光か
ら得られた信号を処理する電子回路（図示省略）が収納
されている。１１は装置本体１０の側壁に一体形成され
た円筒形のコネクタ受口、１２は上記装置本体１０の内
部において上記コネクタ受口１１に対向させて固定した
ハロゲンランプ、１３は光ファイバよりなる中継ファイ
バであって、その一端を上記ハロゲンランプ１の照射面
に対向させ且つ他端をコネクタ受口１１内の側壁中央を
貫通させて固定している。また、コネクタ受口１１内の
側壁において、上記中継ファイバ１３の左右には一対の
受光装置としてのフォトダイオード１４ａ，１４ｂが、
その受光面を外方に向けて固定されている。上記フォト
ダイオード１４ａ，１４ｂは、光の強度を赤、青、緑の
要素別に検出するカラー対応のフォトダイオードであ
る。尚、１７は上記電子回路等に接続される電源用コー
ドである。

【００１８】次に、図３は検出部２０を示す。同図で２
１は被検出物Ｔに臨設されるヘッドであって、このヘッ
ド２１に投光ファイバ２２及び受光ファイバ２３が接続
されている。ヘッド２１内の一端には中央に受光レンズ
２４が、その両側には上記受光レンズ２４の光軸上で交
差する光軸を有する一対の投光レンズ２５が固定されて
いる。そして、ヘッド２１内では、投光ファイバ２２は
２本に分岐し、その分岐端の出射面がそれぞれ上記投光
レンズ２５に対してその光軸上で対峙するように固定さ
れている。また、上記受光ファイバ２３の入射面は、図
４及び図５に示すように等分に２分割されて２つの半月
が合うような形状になっており、この入射面が上記受光
レンズ２４に対してその光軸上で対峙するように固定さ
れている。尚、図中で２６は透光ガラスである。

【００１９】さらに、図３において２７はコネクタであ
って、このコネクタ２７は上記コネクタ受口１１に嵌入
し、締め付けリング２８によって装置本体１０に固定さ
れている。このコネクタ２７には上記投光ファイバ２２
及び受光ファイバ２３が接続されており、上記投光ファ
イバ２２の入射面は上記中継ファイバ１３の出射面に対
向するように固定されている。また受光ファイバ２３は
その入射面で分割された２束のファイバ２３ａ，２３ｂ
に対応して分岐し、その分岐端の各出射面が上記フォト
ダイオード１４ａ，１４ｂに対してそれぞれ対向するよ
うに固定されている。

【００２０】また、上記電子回路は同期判定部と色彩検
出部とを備えている。同期判定部は２つのフォトダイオ
ード１４ａ，１４ｂの出力を受け、これらの出力電圧Ｖ
ａ，Ｖｂ（赤、青、緑の３色に応じて出力される電圧の
総和）を比較し、これらがほぼ等しいときに同期信号を
出力する。これを図６で具体的に説明すると、受光スポ
ットＲ（Ｒａ及びＲｂ）が最上図の（１）から（５）ま
で移動していくと、フォトダイオード１４ａ，１４ｂの
出力電圧Ｖａ，Ｖｂは図のように変動する。そこで上記
出力電圧Ｖａ，Ｖｂの位置微分値Ｖｄ（＝Ｖａ／Ｖｂ）
をとり、これを設定されたしきい値Ｓ１，Ｓ２に基づい
てウインドコンパレータによって比較処理してコンパレ
ータ出力電圧Ｖｃを得る。そしてコンパレータ出力電圧
Ｖｃから同期信号Ｖｓを出力する。一方、色彩検出部
は、フォトダイオード１４ａ，１４ｂ及び上記同期判定
部の出力を受け、同期信号を受けるとダイオード１４
ａ，１４ｂの出力信号を解析し、これによって被検出物
の色彩を色相、彩度などの面から判定する。

【００２１】上記同期判定部では、出力電圧Ｖａ，Ｖｂ
の位置微分値Ｖｄ（＝Ｖａ／Ｖｂ）をとり、これをしき
い値Ｓ１，Ｓ２で切ってコンパレータ出力電圧Ｖｃを得
たが、位置微分値Ｖｄの代わりに出力電圧Ｖａ，Ｖｂの
差Ｖｍ（＝Ｖａ−Ｖｂ）をとり、これをしきい値で切る
ようにしてもよい。しかし、その場合、出力電圧Ｖａ，
Ｖｂの値は、被検出物が白色体であるときは黒色体であ
るときに比べて約１０倍以上大きいのが現状であるか
ら、出力電圧Ｖａ，Ｖｂの僅かなバラツキによってＶｍ
が大きく変動し、２つのしきい値の間に収まらなくなっ
て同期信号が出力されなくなるおそれがある。従って安
定した動作が期待できるという点では本実施例のように
位置微分値Ｖｄに基づいて処理するのがよい。

【００２２】次に、上記実施例の作用を説明する。図４
に示すように、ハロゲンランプ１２の光が中継ファイバ
１３及び投光ファイバ２２を通過し、投光レンズ２５に
より集光されて被検出物上に投光スポットを形成する。
そして、受光スポットからの反射光は受光レンズ２４に
より集光され、受光ファイバ２３ａ，２３ｂを通過して
フォトダイオード１４ａ，１４ｂで受け、このフォトダ
イオード１４ａ，１４ｂの出力信号が上記電子回路に入
る。

【００２３】その場合、図６の（３）に示すように、受
光スポットＲが被検出物Ｔのみを捉える限りは、各受光
スポットＲａ，Ｒｂからの反射光の強さが等しいことか
ら、各フォトダイオード１４ａ，１４ｂの出力電圧Ｖ
ａ，Ｖｂがほぼ等しくなるので、同期判定部から同期信
号が出力され、色彩検出部により被検出物の色彩が色
相、彩度などの面から判定される。

【００２４】一方、図６の（１），（５）に示すよう
に、受光スポットＲが被検出物Ｔのみならずこれに隣接
する物体まで捉えていると、各受光スポットＲａ，Ｒｂ
からの反射光の強さが異なることから、各フォトダイオ
ード１４ａ，１４ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂが一致せず、
そのために同期判定部から同期信号が出力されず、色彩
検出部による色彩判定が中断される。このことにより、
誤検出を防止して検出精度を高めることができる。

【００２５】また、フォトダイオード以外の別種のセン
サを必要としないので、コストを低減できる。しかも色
彩検出にあたって調整するのはヘッド２１の位置調整の
みでよく、操作性がよい。

【００２６】ここで、ヘッド２１の位置調整であるが、
図３に示すように、ヘッド２１を被検出物に近づけてい
くと、２つの投光スポットＥが交わり始め、そして受光
スポットＲが２つの投光スポットＥのオーバラップ部分
の中に収まり始める（Ａの状態）。さらにヘッド２１を
被検出物に近づけていくと、２つの投光スポットＥが完
全に重なり、その中に受光スポットＲが収まる（Ｂの状
態）。さらにヘッド２１を被検出物に近づけていくと、
２つの投光スポットＥがずれていき、受光スポットＲが
２つの投光スポットＥのオーバラップ部分からはみ出し
始める（Ｃの状態）。上記ヘッド２１の位置は、各スポ
ットがこれらＡ〜Ｃの間になるように調整するのが望ま
しい。

【００２７】上記実施例では、受光スポットＲをＲａと
Ｒｂとに等分に２分割し、そのために受光ファイバ２３
を２３ａと２３ｂとに等分に２分割している。この構成
は光学系及び信号処理系を簡素化する上で最も効果的で
あるが、必ずしも等分に分割する必要はない。例えば、
受光スポットＲａとＲｂを面積比で２対１に分割し、フ
ォトダイオード１４ａ，１４ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂが
ほぼ２対１になったときに同期信号を出力するようにし
てもよい。その場合には受光ファイバ２３ａと２３ｂを
同様に２対１に分割することになる。また、２分割した
のは例示したに過ぎず、３以上に分割してもよい。要
は、各受光装置の出力信号を比較して所定の比率のとき
に同期信号を出力するように構成すればよい。

【００２８】また、上記実施例では２本の投光ファイバ
２２からの光によって投光スポットを形成したが、１つ
の光源によって投光スポットを形成してもよい。またカ
ラー対応のフォトダイオード１４ａ，１４ｂを用いた
が、受光装置としては色別ではなく単に光の強度を検出
するフォトダイオードであってもよいし、強度以外の光
の属性を検出するものであってもこれに該当する。さら
に投光ファイバ２２及び受光ファイバ２３を用いたが、
これを用いずにレンズに隣接させて光源等を配置したも
のでもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の光検出
機器の同期装置は、受光スポットの各分割領域からの反
射光をそれぞれ対応する受光装置に入れ、各受光装置の
出力信号の比率が所定値のときに同期信号を出力するの
で、この同期信号を受けたときにのみ光検出を実行する
ようにすれば、受光スポットにより被検出物のみならず
これに隣接する物体まで捉えてしまったときには自動的
に光検出を中断して誤検出を確実に防止でき、その場
合、従来のように別途に境界判定用のセンサ等を設ける
必要がないのでコストを低減できると共に、検出にあた
っての調整作業等が不要になって操作性が優れており、
輪郭をもつ被検出物の状態を光学的に検出する光検出機
器について広く利用できるものである。

【００３０】また、請求項２では、入射面を分割した受
光ファイバにより反射光を各受光装置にそれぞれ伝送し
たので、請求項１の発明を光ファイバを用いた光検出機
器に適用する場合において受光スポットを分割する具体
例を示すことができた。

【００３１】さらに請求項３では、受光スポットを等分
に２分割し、各受光装置の出力信号がほぼ等しいときに
同期信号を出力するので、請求項１の発明の最も簡単な
態様を示すことができ、これによれば光学系及び信号処
理系を簡素化することができ、コスト低減及びコンパク
ト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の装置本体の縦断正面図、

【図２】装置本体の側面図、

【図３】検出部及びコネクタの分解図、

【図４】検出部及び装置本体の要部透視図、

【図５】受光スポットの入射面を示す拡大端面図、

【図６】受光スポットの位置に対応した電子回路の動作
を示す説明図である。

【符号の説明】

１４ａ フォトダイオード（受光装置） １４ｂ フォトダイオード（受光装置） ２３ａ 受光ファイバ ２３ｂ 受光ファイバ Ｒａ 受光スポット（分割領域） Ｒｂ 受光スポット（分割領域）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光スポットからの反射光を受光装置で受
   けるようにした光検出機器において、受光スポットを分
   割し、各分割領域に対応させて受光装置をそれぞれ設け
   ると共に、各受光装置の出力信号を比較して所定の比率
   のときに同期信号を出力するよう構成したことを特徴と
   する光検出機器の同期装置。
2. 【請求項２】受光ファイバの入射面を分割して受光スポ
   ットに臨ませて設け、この受光ファイバの出射面を上記
   分割数に応じた数の受光装置に光学的に連結した請求項
   １記載の光検出機器の同期装置。
3. 【請求項３】受光スポットを等分に２分割し、各受光装
   置の出力信号がほぼ等しいときに同期信号を出力する請
   求項１記載の光検出機器の同期装置。