JPH058976B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は微小面積の反射光を色分解して検出す
る小型の色分解センサに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

測定対象物の色を検出する場合、均一なスペク
トル成分を持つ光源にて上記測定対象物を照明
し、その反射光を特定の波長帯域通過特性を持つ
色フイルタを用いて色分解して、例えば上記反射
光の３原色成分をそれぞれ検出して行われる。

例えば第６図に従来一般的な色分解センサの概
略構成を示すように、ランプ１の光をレンズ系２
にて集光して測定対象物３照明し、検出色成分に
対応して設けられた対物レンズ系４と色フイルタ
５とを介して上記測定対象物３からの反射光をそ
れぞれ検出し、これを受光器６にて各別に検知す
るようにしている。

また第７図に示すようにハーフミラー７を用い
た光学鏡筒８を構成し、この光学鏡筒８にて測定
対象物３からの反射光を分光する。そしてその分
光された反射光をそれぞれ色フイルタ５を介して
色分解した後、これを受光器６にて各別に検知す
ることも行われている。尚、図中９は、光学鏡筒
８の反射光検出光軸上に設けられた検出位置合せ
用の接眼レンズである。

ところがこのような構成の色分解センサにあつ
ては、大掛りなレンズ系２，４や光学鏡筒８を必
要とする為、その大型化と重量化が否めない。し
かも上記色フイルタ４による検出光量の低減が免
れないことから、これを補うべく大光量の光源
（ランプ１）を必要とする。またこの為にその熱
的設計が難しくなることが否めない。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、軽量小型で微小
面積の色成分を効果的に検出することのできる取
扱いの容易な色分解センサを提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明に係る色分解センサは、例えばアクリル
製からなる筒型の光導波路の内部に光フアイバを
設け、上記筒型の光導波路を介して測定対象物を
局部的に照明すると共に、この照明による上記測
定対象物の反射光を前記光フアイバを介して検出
し、この検出反射光を色フイルタを介して色分解
して各検出色成分毎に受光検知するようにしたも
のである。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、筒型の光導波路を介
して測定対象物を局部的に照明し、この照明によ
る測定対象物からの反射光を光フアイバを介して
検出するので、照明光および検出反射光の損失が
大幅に少なくなる。従つて色分解処理の為の色フ
イルタによる検出光量低減を考慮しても、その照
明光源の光量をさほど大きくする必要がなくな
る。しかも従来のような大掛りなレンズ系が不要
となるので、その軽量小型化を効果的に図ること
が可能となる等の多大なる効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。

第１図は実施例に係る色分解センサの概略構成
を示すもので、第２図はその要部断面構成図であ
る。

図中１１は筒型の光導波路であり、例えばアク
リル等の光伝搬媒体からなる円筒体の内外壁面に
Al等を蒸着メツキして反射コーテイングした構
造を有する。

この光導波路１１の内部には、その壁面に穿た
れた窓部１２を通して複数本の光フアイバ１３
ａ，１３ｂ，〜１３ｎが平行に挿入して設けられ
る。これらの光フアイバ１３ａ，１３ｂ，〜１３
ｎは検出色成分に対応した数だけ設けられるもの
で、ここでは検出色成分が３原色成分であること
から、３本の光フアイバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
が設けられる。尚、前記光導波路１１の内径寸法
は、これらの３本の光フアイバ１３ａ，１３ｂ，
１３ｃを平行に挿入可能な最小寸法に設定されて
いる。

このようにして光導波路１１の内部に挿入され
た３本の光フアイバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、
その開口端部を該導波路１１の端部位置に合せて
該光導波路１１に一体化される。この結果、第２
図にその端部の断面構造を示すように筒状（円環
状）の光導波路１１の内側中央部に３本の光フア
イバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃがそれぞれ配置され
た構造となつている。

このようにして３本の光フアイバ１３ａ，１３
ｂ，〜１３ｎを内部に設けてなる光導波路１１の
端部に対物レンズ１４が設けられ、測定対象物に
体する対向部が構成されている。尚、色測定を簡
単に行うような場合には、上記対物レンズ１４を
省略しても良い。

しかして前記光導波路１１の上端部には、均一
なスペクトル分布を持つタングステンランプが光
源１５として対向配置される。この光源１５から
発せられた光は、その上端部から光導波路１１に
導入され、光導波路１１内を伝搬してその下端部
から射出される。そしてこの射出光は前記対物レ
ンズ１４を介して集光され、前記３本の光フアイ
バ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの各開口端部が対向す
る測定対象物１６の微小面積領域を局部的に照明
するようになつている。これにより、測定対象物
１６微小面積領域が局部的に効率良く照明され
る。

この照明によつて測定対象物１６からの反射光
が、その色成分に応じて得られる。

一方、光導波路１１を介して局部的に照明され
た測定対象物１６の照明領域（微小面積領域）に
は、前述した３本の光フアイバ１３ａ，１３ｂ，
１３ｃの各端部が配置されている。この結果、上
記測定対象物１６の照明領域（微小面積領域）か
らの反射光はそれぞれ光フアイバ１３ａ，１ｂ，
１３ｃに導入されて伝搬される。

これらの３本の光フアイバ１３ａ，１３ｂ，１
３ｃの前記光導波路１１内から外側に導出された
端部には、色フイルタ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが
それぞれ設けられている。これらの色フイルタ１
７ａ，１７ｂ，１７ｃは、３原色の各色成分をそ
れぞれ色分解して抽出する所定の波長域透過特性
を備えたものである。これらの色フイルタ１７
ａ，１７ｂ，１７ｃによつて前記各光フアイバ１
３ａ，１３ｂ，１３ｃに導入されて伝搬された前
記反射光がそれぞれ色分解されて、つまり特定の
波長域の成分だけがそれぞれ抽出されて出力され
る。

フオトトランジスタ等からなる受光器１８ａ，
１８ｂ，１８ｃは上記色フイルタ１７ａ，１７
ｂ，１７ｃを介してそれぞれ色分解された上記各
特定波長域の反射光成分を各別に受光検出し、そ
の受光強度に応じた信号を出力している。これら
の受光器１８ａ，１８ｂ，１８ｃによつて前記測
定対象物１６からの反射光の各検出色成分がそれ
ぞれ検出されることになる。

このように構成された構造の色分解センサによ
れば筒型の光導波路１１を介して光源１５から導
かれた光によつて、測定対象物１６の微小面積か
らなる色測定対象部位が局部的に照明されること
になる。そしてこの局部的な照明によつて測定対
象物１６から得られる反射光は、前記光フアイバ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃが光源波路１１の中央部
に配置されていることから該光フアイバ１３ａ，
１３ｂ，１３ｃにそれぞれ効果的に導入される。
そしてこれらの光フアイバ１３ａ，１３ｂ，１３
ｃを介して伝搬された反射光は、前記光フイルタ
１７ａ，１７ｂ，１７ｃを介して色分解さた後、
受光器１８ａ，１８ｂ，１８ｃにてそれぞれ受光
検知される。

従つて本構造の色分解センサによれば、光源１
５からの照明光の損失を小さく抑えて測定対象物
１６を局部的に強く照明することができ、またそ
の反射光を光フアイバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを
介して光損失を殆んど招くことなく検出し、これ
を色分解して受光検知することが可能となる。故
に、光源１５からの照明光を有効に利用すること
が可能となり、必要な照明光量を少なく抑えるこ
とが可能となる。故にその熱的設計の簡易化を図
流ことが可能となる。また光源１５に必要な駆動
電力を抑えて、その省電力化を図ることが可能と
なる。

しかも従来のような大掛りなレンズ系を必要と
せず、筒型の光導波路と光フアイバとを効果的に
用いてセンサを構成することができるので、容易
にその小型軽量化を図ることが可能となる等の実
用上多大なる効果が奏せられる。

尚、上述した実施例では円筒状の光導波路１１
を用いたが、角筒型状の光導波路を用いても良い
ことは云うまでもない。また第３図に示すよう透
光性の丸棒材または角棒材にドリル等を用いて穴
１９を穿いた有底筒状の光導波路としても良い。

更にこのような光導波路を形成するに際して
は、例えば第４図に示すように、光導波路となる
アクリルやガラス等の素材２１にドリルを用いて
光フアイバを挿入する為の穴（中空部）２２を穿
ち、その表面全域にAl等の反射膜２３をコーテ
イングする。その後、その光の入出射部の反射コ
ーテイング膜２３を局部的に剥がして光入射部２
４と光出射部２５とをそれぞれ形成するようにす
れば良い。このようにすれば小型形状の光導波路
を非常に簡単に形成することが可能となる。

またこの際、第４図中２６に示すうように光導
波路１１の側壁面に受光器を取付ける為の孔を設
け、この孔２６に受孔器を埋込み、且つ上記孔２
６と中空部２２との間にだけ光フアイバを配設す
るようにしても良い。このようにすれば、更にそ
の小型化を図ることが可能となる。

また上述した色分解検出用の光フアイバに加え
て測定対象物に対するセンサの位置合せを行う為
の光フアイバも光導波路の内部に組込むようにし
ても良い。

ところで上述した実施例では、検出色成分にそ
れぞれ対応した複数本の光フアイバを筒型の光導
波路内部に設けた構成の色分解センサについて説
明した。

しかし、アモルフアス半導体等で構成された１
つの素子で３原色分解出力を得る受光器を用いる
場合には、例えば第５図に示すように１本の光フ
アイバだけを用い、この光フアイバを介して検出
された反射光を拡散レンズを用いて拡散して上述
した３原色検出用受光素子でこれを受光検知する
ようにしても良い。

即ち、角型アクリルブロツク材より切出し、光
フアイバ挿通用の孔３２を設けた光導波路３１の
表面に反射膜３３をコーテイングシ、上記光フア
イバ挿通用の孔３２の下端部およびプロツク材の
上端部の反射膜３３をそれぞれ剥離して照明光の
入射口３４と出射口３５を形成する。そして光源
１５からの照明光を上記入射口３４から導入し、
光導波路３１内を伝搬させて上記出射口３５から
測定対象物１６に照射するようにする。

そしてこの照明による測定対象物１６からの反
射光を前記高３２に挿通して設けられて光フアイ
バ３６を介して検出し、該光フアイバ３６の他端
部に設けられた拡散レンズ３７を介して拡散して
３原色検出用寿光素子３８に導入するようにす
る。

このようにすれば、例えば前記孔３２の径を１
mmφとし、ここに0.1mmφの開口径を持つ光フア
イバ３６を挿入固定して、0.1mmスポツトの微小
面積の色を効果的に検出することが可能となる。
しかもセンサ構造を先の実施例のものに比較して
更に簡易化し、その小型軽量化を図ることが可能
となる。

このように本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る色分解センサ
の概略構成図、第２図はその要部断面積構成図、
第３図乃至第５図はそれぞれ本発明の変形例を示
す図、第６図および第７図はそれぞれ従来の代表
的に色分解センサの構成図である。 １１，３１……筒型の光導波路、１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ，３６……光フアイバ、１４……対物
レンズ、１５……光源、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
……色フイルタ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，３８
……受光器、３７……拡散レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒型の光導波路の内部に光フアイバを設け、
   上記筒型の光導波路を介して測定対象物を照明す
   ると共に、この照明による上記測定対象物の反射
   光を前記光フアイバを介して検出し、この光フア
   イバを介して検出された前記測定対象物の反射光
   を色分解して受光検知してなることを特徴とする
   色分解用センサ。