JPH08255533A

JPH08255533A - 光電センサ、回帰反射型光電センサ、回帰反射物体検出方法、色差検出方法及び投光装置

Info

Publication number: JPH08255533A
Application number: JP8493495A
Authority: JP
Inventors: Koji Iguchi; 康二井口; Yoshihito Koshiba; 美仁小柴
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】光軸ずれがなく、遠距離にある検出物体を確
実に判別できる反射型光電センサを提供する。【構成】波長の異なる２つの光を出射する投光部１
と、投光部１から出射された光のうちいずれか一方の光
を強く反射する反射板２と、検出物体３又は反射板２に
よって反射された光を受光する受光部４とより構成す
る。投光部１は、２つの発光素子５ａ、５ｂをそれぞれ
の光軸を一致させて、２つのリードフレーム７に互いに
出射面を逆方向となるようにマウントし、コリメートレ
ンズ６や凹面鏡８と共に一体として封止成形されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電センサ、回帰反射型
光電センサ、回帰反射物体検出方法、色差検出方法及び
投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の回帰反射型光電センサと
して、特公平４−２５６５５号公報に開示されたものが
ある。この光電センサは波長の異なる光、例えば赤外光
と赤色光を出射する２つの発光素子と、反射板によって
反射された２つの光を受光する受光素子を有している。
２つの発光素子は反射板に向けて並列して配置されてお
り、２つの発光素子から出射された光は反射板で反射さ
れ、受光素子で受光される。反射板は、発光素子から発
光された光のうちいずれか一方の光を強く反射する特性
を有しており、受光素子は受光した２つの反射光の強さ
に応じた受光信号をそれぞれ出力する。しかして、光路
上に検出物体が存在すると、発光素子から出射された２
つの光は検出物体によって反射され、受光素子から出力
された受光信号の大小関係が変化する。したがって、こ
の受光信号の大小関係を信号処理回路によって検出する
ことにより、検出物体の存在を知ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この回
帰反射型光電センサにおいては、波長の異なる２つの発
光素子をそれぞれ反射板に向けて並列して配置していた
ので、２つの発光素子の光軸調整に手間を生じていた。
また、発光素子から反射板までの検出距離が長い場合に
は、ある距離以上では光軸ずれによって両方の光が分離
し、いずれか一方の光しか届かない領域のみとなって検
出物体を検出できない場合があった。

【０００４】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、複数の波長
の光を検出エリアに向けて出射する光電センサや回帰型
光電センサ、投光装置等において、波長の異なる光の光
軸調整を不要にし、遠距離にある物体でも確実に検出す
ることができるようにすることにある。

【０００５】

【発明の開示】本発明の光電センサは、複数の異なる波
長の光を同軸光線として出射する投光部と、前記投光部
から出射された光の戻り光を受光する受光部と、前記受
光部で受光した光のうち前記複数波長の光の受光強度の
大小関係を比較する手段と、を備えたことを特徴として
いる。

【０００６】ここで光電センサとは、投光部から出射さ
れた複数の波長の光からなる検出用光を検出物体もしく
は反射板もしくは背景によって反射させ、反射した光を
受光部で受光することによって検出物体に関する情報を
光信号として検出し、これを電気信号に変換して検出物
体の情報を検出するものをいう。ここに、情報とは、一
定のエリア内における検出物体の有無、検出物体までの
距離、検出物体の位置、検出物体の形状、検出物体の色
などをいう。従って、ここでいう光電センサは、特に限
定的に解釈されるべきものでなく、光電スイッチや光測
距センサ、回帰反射型光電センサ、マークセンサなども
含まれる。

【０００７】しかして、この光電センサにあっては、異
なる波長の光を同軸光線として出射しているので、投光
部からの距離が遠くなっても投光部から出射された波長
の異なる光の光軸ずれが発生しない。

【０００８】従って、光電センサの検出距離を長距離化
しても波長の異なる光が分離することがないので、光電
センサから離れたところでも検出物体に関する情報を確
実に検出できる。

【０００９】また、請求項２に記載の実施態様にあって
は、前記投光部が、発光方向が互いに逆向きとなるよう
に同軸状に配置された出射波長の異なる２つの発光素子
と、いずれか一方の発光素子から出射された光を反射さ
せることにより、両発光素子から出射された光を同一光
軸に沿った光線として出射させる反射光学系とからなる
ものである、ことを特徴としている。

【００１０】しかして、一方の発光素子から出射された
光は反射光学系で反射され、他方の発光素子と同じ光出
射側へ光を出射させられ、このとき両発光素子から出射
された光が光軸を共有するように同軸上に重ねられる。

【００１１】従って、複数の発光素子を一体化すること
ができるので、投光部を１つの素子として取り扱うこと
ができ、投光部を小型化することができる。また、アセ
ンブリ工程においては、光軸を一致させるための調整が
不要になり、センサの組立作業を容易にすることができ
る。

【００１２】また、請求項３に記載の実施態様にあって
は、前記投光部が、出射波長の異なる複数の発光素子
と、各発光素子から出射される光に対して異なる反射及
び透過特性を有する波長選択膜とを備え、各発光素子か
ら出射された光を波長選択膜で反射又は透過させること
により各発光素子から出射された光の光軸を一致させる
ようにしたものである、ことを特徴としている。

【００１３】例えば、波長選択膜の両側に複数の発光素
子を配置すれば、波長選択膜の一方側の発光素子から光
を反射させ、反対側の発光素子から光を透過させて光軸
を一致させることができる。

【００１４】このような投光部を用いれば、波長選択膜
を用いて低コストで波長の異なる光を同軸状に重ねるこ
とができる。

【００１５】また、本発明の回帰反射型光電センサは、
２つの異なる波長の光を同軸光線として出射する投光部
と、投光部から出射された２つの出射光のうちいずれか
一方の光を強く反射する特性を有する回帰反射板と、前
記投光部から出射され前記回帰反射板もしくは検出物体
で反射された戻り光を受光する受光部と、前記受光部で
受光した光のうち前記２波長の光の受光強度の大小関係
を判別することにより前記回帰反射板と検出物体とを判
別する手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１６】しかして、この回帰反射型光電センサにお
いては、受光部と反射板との間の検出エリアに検出物体
が存在していない場合には、波長の異なる光の受光強度
分布が異なっているが、検出エリアに物体が侵入すると
波長の異なる光の受光強度分布が変化する（例えば、ほ
ぼ等しくなる）ので、物体を検出することができる。

【００１７】しかも、投光部から出射されている波長の
異なる光は同軸状に出射されているので、検出距離が長
距離化しても波長の異なる光が分離することがなく、検
出物体（特に、鏡面物体など）を確実に検出できる。

【００１８】また、本発明の回帰反射物体の検出方法
は、前記請求項１に記載の光電センサを用いて、波長に
より反射率の異なる回帰反射物体の検出方法であって、
受光部において受光した光のうち前記複数波長の光の受
光強度の大小関係の変化により物体を検出するようにし
た、ことを特徴としている。

【００１９】検出エリアに物体が存在していない場合に
は、受光部は各波長の光を同程度の光強度で受光してい
るが、検出エリアに物体が存在すると、波長によって反
射率が異なるため、受光部における波長毎の光強度の関
係が変化する。

【００２０】従って、この場合には、反射板を用いた回
帰反射型光電センサとは違った使用方法が可能になる。
また、検知距離の長距離化も可能になる。

【００２１】また、本発明の色差検出方法は、前記請求
項１に記載の光電センサを用いた色差検出方法であっ
て、色差検出対象物からの反射光を受光部において受光
し、受光部において受光した光のうち前記複数波長の光
の受光強度の大小関係の違いにより色差を判別するよう
にした、ことを特徴としている。

【００２２】対象物の色によって反射される波長の光は
異なる。従って、光電センサの受光部で受光している受
光強度と波長との関係より対象物の色を判別することが
できる。また、検知距離の長距離化も可能になる。

【００２３】また、本発明の投光装置は、発光方向が互
いに逆向きとなるように同軸状に配置された２つの発光
素子と、いずれか一方の発光素子から出射された光を反
射させることにより、両発光素子から出射された光を同
一光軸に沿った光線として出射させる反射光学系と、を
備えたことを特徴としている。

【００２４】この投光装置によれば、波長選択膜やフィ
ルタ等の光学的手段を用いることなく、２つの波長の光
を光軸を一致させて同じ方向へ出射させることができ
る。従って、量産可能でそれによりアセンブリ工程にお
ける光軸合せの調整を不要にすることができる。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である反射型光電
センサＡを示す概略構成図である。光電センサＡは、波
長の異なる２つの光を出射する投光部１と、投光部１か
ら出射された光を反射する反射板２と、検出物体３又は
反射板２によって反射された光を受光する受光部４とか
ら構成されている。投光部１には、発光ダイオードなど
の発光素子５ａ，５ｂを２個備えており、発光素子５
ａ，５ｂから出射された光のそれぞれの光軸は一致し、
投光レンズ６ａによりコリメート化され反射板２に向け
て出射される。図２に示すものは投光部１の具体的な断
面構成図である。２つの発光素子５ａ、５ｂが、それぞ
れの光軸を一致させて、２つのリードフレーム７上に互
いに出射面を逆方向となるようにしてマウントされ、投
光レンズ６ａや凹面鏡８とともに一体として封止成形さ
れている。２つの発光素子５ａ、５ｂは互いに異なる波
長の光、例えば、図３の光強度分布曲線（短破線）アで
示すように赤色光のような可視部に主波長を有する光と
光強度分布曲線（短破線）カで示すように赤外光のよう
な赤外部に主波長を有する光とをそれぞれ出射し、発光
素子５ａから出射された赤色光は直接投光レンズ６ａか
ら反射板２に向けて出射され、発光素子５ｂから出射さ
れた赤外光は凹面鏡８によって反射されて光の向きが変
えられ、投光レンズ６ａから出射される。また、１つの
リードフレーム７上に２つの発光素子５ａ，５ｂを出射
面が互いに逆方向となるようにマウントしてもよい。な
お、１１は発光素子５ａ，５ｂとリードフレーム７を接
続する金線である。

【００２６】反射板（回帰反射板）２は、コーナーキュ
ーブ２ａまたは複数のコーナーキューブ２ａが平面状に
並べられた集合体の前面に赤外線領域に吸収特性を有す
る赤外線カットフィルタ２ｂを設けて構成されている。
図３に実線で示す曲線サは反射板２の反射特性であっ
て、赤色光の領域で反射率が高く、赤外線領域で反射率
が低くなっている。また、受光部４は、例えばフォトダ
イオードのような受光素子９と受光レンズ６ｂから構成
されており、反射板２または検出物体３で反射された光
を受光するようになっている。受光部４で受光された光
のうち２つの波長の光（赤色光、赤外光）は、信号処理
回路１０によってそれぞれ受光信号に変換され、出力さ
れた２つの受光信号の大小が比較判断される。

【００２７】しかして、発光素子５ａから赤色光が出射
されると、投光レンズ６ａによってコリメート化されて
反射板２に向けて出射される。また、発光素子５ｂから
出射された赤外光は凹面鏡８で反射された後に投光レン
ズ６ａによってコリメート化されて、反射板２に向けて
出射される。投光素子５ａから出射された赤色光の光強
度を図３の光強度分布曲線アに示し、投光素子５ｂから
出射された赤外光の光強度を図３の光強度分布曲線カに
示すが、これらはほぼ同じ光強度を有している。

【００２８】光電センサＡと反射板２との間の検出エリ
アに検出物体３が存在しない場合には、赤外光は赤外線
カットフィルタ２ｂによってそのほとんどが吸収され、
赤色光のみが反射板２によって強く反射される。したが
って、受光部４によって受光される赤色光の光強度は図
３の光強度分布曲線（実線）ウとなり、赤外光の光強度
は図３の光強度分布曲線（実線）クとなり、赤色光が赤
外光に比べて強い光強度を示す。これに対し、検出物体
３が検出エリアに侵入すると、赤色光及び赤外光がとも
に検出物体３によって同程度に強く反射されるため、図
３の光強度分布曲線（長破線）イ、キのように、赤色光
及び赤外光ともに同程度の光強度を示すことになる。し
たがって、受光部４で受光された赤色光及び赤外光の各
受光強度の大小関係を判断することによって、検出物体
３の有無を知ることができる。

【００２９】図４は信号処理回路１０の具体的構成を示
すブロック図である。図５はこの信号処理回路１０の動
作を説明するためのタイムチャートである。図４の符号
１２は基本周期Ｔのパルス信号を出力する主発振回路で
ある。１３は主発振回路１２の出力パルスから一定時間
Δｔ１（０≦Δｔ１＜Ｔ）遅延して駆動パルス信号Ｐ１
を出力する発振回路、１４は発振回路１３の駆動パルス
信号Ｐ１の立上がりに同期して赤色光の発光素子５ａを
パルス発光させる発光素子駆動回路である。発振回路１
３より出力される駆動パルス信号Ｐ１を図５（ａ）に示
す。１５は主発振回路１２の出力パルスから一定時間Δ
ｔ２＝Δｔ１＋（Ｔ／２）だけ遅延して駆動パルス信号
Ｐ２を出力する発振回路、１６は発振回路１５の駆動パ
ルス信号Ｐ２の立上がりに同期して赤外光の発光素子５
ｂをパルス発光させる発光素子駆動回路である。発振回
路１５より出力される駆動パルス信号Ｐ２を図５（ｂ）
に示す。

【００３０】また、１７は、受光強度に応じて受光素子
９に流れる光電流を電圧信号にＩ／Ｖ変換し、さらに増
幅して受光信号ＶＤとして出力する増幅器である。この
ようにして増幅器１７から出力される受光信号ＶＤの一
例を図５（ｃ）に示す。ここで、検出エリアには、図５
（ｄ）に示す期間、検出物体３が存在していたと仮定し
ている。１８はピークホールド回路であって、発振回路
１３から出力される赤色発光用の駆動パルス信号Ｐ１と
同期して所定時間（駆動パルス信号Ｐ１が出力されてか
ら受光素子９が赤色光を受光し終えるまでの時間）サン
プリング動作状態となり、その間の増幅器１７の出力の
ピーク電圧を発振回路１３の次回の駆動パルス信号Ｐ１
までホールドする。このピークホールド回路１８から出
力されるピークホールド信号Ｖ₁を図５（ｅ）に示す。
１９はピークホールド回路であって、発振回路１５から
出力される赤外発光用の駆動パルス信号Ｐ２と同期して
所定時間（駆動パルス信号Ｐ２が出力されてから受光素
子９が赤外光を受光し終えるまでの時間）サンプリング
動作状態となり、その間の増幅器１７の出力のピーク電
圧を発振回路１５の次回の駆動パルス信号Ｐ２までホー
ルドする。このピークホールド信号Ｖ₂を図５（ｆ）に
示す。２０は割算回路であって、ピークホールド回路１
８の出力電圧Ｖ₁とピークホールド回路１９の出力電圧
Ｖ₂の比Ｖ₂／Ｖ₁を出力する。この割算回路２０の出力
を図５（ｇ）に示す。２１はコンパレータ（比較器）で
あって、割算回路２０の出力値Ｖ₂／Ｖ₁と所定のスレッ
ショルド値Ｖth１（<<１）とを比較し、出力値Ｖ₂／Ｖ₁
がスレッショルド値Ｖth１よりも大きければハイ（Ｈ）
を出力し、スレッショルド値Ｖth１よりも小さければロ
ー（Ｌ）を出力する。このコンパレータ２１の出力Ｖ
_1OUTを図５（ｈ）に示す。２２は加算回路であって、ピ
ークホールド回路１８の出力電圧Ｖ₁とピークホールド
回路１９の出力電圧Ｖ₂の和Ｖ₁＋Ｖ₂を出力する。この
加算回路２２の出力を図５（ｉ）に示す。２３はコンパ
レータ（比較器）であって、加算回路２２の出力値Ｖ₁
＋Ｖ₂と所定のスレッショルド値Ｖth２とを比較し、出
力値Ｖ₁＋Ｖ₂がスレッショルド値Ｖth２よりも大きけれ
ばハイ（Ｈ）を出力し、スレッショルド値Ｖth２よりも
小さければロー（Ｌ）を出力する。このコンパレータ２
３の出力Ｖ_2OUTを図５（ｊ）に示す。２４はアンド（Ａ
ＮＤ）回路であって、コンパレータ２１及び２３の出力
をアンド演算して出力する。すなわち、両コンパレータ
２１及び２３の出力がいずれもハイの場合にのみハイを
出力する。このアンド回路２４の出力Ｖ_OUTを図５
（ｋ）に示す。

【００３１】しかして、検出エリアに検出物体３が存在
していない場合（図５（ｄ）の「無」の区間）には、反
射板２によって赤色光だけが強く反射されるので、ピー
クホールド回路１８の出力Ｖ₁（図５（ｅ））がピーク
ホールド回路１９の出力Ｖ₂（図５（ｆ））よりも大き
い。よって、割算回路２０の出力Ｖ₂／Ｖ₁（図５
（ｇ））はスレッショルド値Ｖth１よりも小さい。した
がって、コンパレータ２１の出力がローとなり（図５
（ｈ））、検出エリアに検出物体３が存在しないと判断
される。

【００３２】これに対し、検出エリアに検出物体３が存
在している場合（図５（ｄ）の「有」の区間）には、赤
色光と赤外光が検出物体３で反射されるので、赤色光の
受光強度も高くなるが、それにも増して赤外光の受光強
度は赤色光と同程度に大きくなる。このため、ピークホ
ールド回路１８の出力Ｖ₁（図５（ｅ））とピークホー
ルド回路１９の出力Ｖ₂（図５（ｆ））が同じ程度とな
り、割算回路２０の出力Ｖ₂／Ｖ₁（図５（ｇ））はスレ
ッショルド値Ｖth１よりも大きくなる。したがって、コ
ンパレータ２１の出力がハイとなり（図５（ｈ））、検
出エリアに検出物体３が存在する判断される。

【００３３】また、加算回路２２では、両ピークホール
ド回路１８，１９の出力電圧Ｖ₁，Ｖ₂の和Ｖ₁＋Ｖ₂を求
めてスレッショルド値Ｖth２と比較している。検出エリ
アに検出物体３が侵入すると、加算回路２２の出力値Ｖ
₁＋Ｖ₂も大きくなるので、割算回路２０の出力値Ｖ₂／
Ｖ₁をスレッショルド値Ｖth１と比較するコンパレータ
２１の出力と、加算回路２２の出力値Ｖ₁＋Ｖ₂をスレッ
ショルド値Ｖth２と比較するコンパレータ２３の出力が
いずれもハイの場合に、検出物体３が存在すると判定す
ることにより、なんらかの外乱により検出物体３が存在
していると誤判定するのを防止することができ、判定精
度を向上させることができる。

【００３４】従って、この回帰反射型の光電センサＡに
よれば、鏡面物体のように反射率の高い検出物体も確実
に検出することができる。また、この光電センサＡの投
光部１は、２つの発光素子５ａ，５ｂの光軸が一致する
ようにして波長の異なる光が出射されているので光軸の
ずれがなく、遠距離にある検出物体３も精度よく検出す
ることができる。また、予め光軸が一致するようにして
発光素子５ａ，５ｂが封止成形された投光部１を用いる
ことにより、あらためて２つの発光素子５ａ，５ｂの光
軸調整を行なう必要がなく、光電センサＡの組み立てを
容易に行なうことができる。

【００３５】図６（ａ）（ｂ）は２つの発光素子５ａ，
５ｂから出射された赤色光及び赤外光の広がり角の関係
について示す。原理的には赤色光の出射されている領域
と赤外光の出射されている領域とは等しく、両広がり角
θ₁とθ₂とは等しいことが望ましい。しかし、その場合
には誤差が生じると、図６（ａ）に示すように、赤色光
の広がり角θ₁が赤外光の広がり角θ₂よりも広くなるこ
とが起こり得る。その場合には、赤外光が目に見えない
ために、反射板２を赤色光の領域内に設置したとして
も、赤外光の領域から外れている恐れがある。この場合
には、検出物体３が検出エリアに入ったとしても、受光
部４における受光量が変化したとしても、赤色光と赤外
光との光強度の大小関係はほとんど変化せず、検出物体
３を検出することができなくなり、最悪の場合にはいつ
までも気が付かないということもあり得る。

【００３６】これに対し、図６（ｂ）に示すように、赤
色光の広がり角θ₁を赤外光の広がり角θ₂よりも広くな
るように設定しておけば、誤差が発生しても、上記のよ
うな不都合は防止することができる。この広がり角の差
は誤差が発生しても、θ₁＜θ₂となるように決めること
ができる。通常の状態において、θ₁＜θ₂となるように
設定してあれば、設定誤差等によってもθ₂＜θ₁となる
ことがないので、目に見える赤色領域に反射板２を設置
することにより確実に赤外光の領域にも配置することが
でき、確実に正常な動作状態にあるかどうかを確認する
ことができるようになる。

【００３７】また、赤色光と赤外光との受光強度の大小
を比較するための手段としては、上記信号処理回路１０
のような構成に限らず、種々の方法も可能である。例え
ば、赤色光と赤外光に感度領域を有する２個のカラー用
受光素子（カラーセンサ）を用いてそれぞれの反射光を
受光するようにしてもよく、ダイクロイックミラーを用
いて赤色光と赤外光とに分光したのち各々の受光素子で
受光するようにしてもよい。また、赤色光や赤外光のみ
を透過する選択透過性のあるフィルタを受光素子９の手
前に設けて、それぞれの反射光を受光することにしても
よく、このようにすれば光電センサＡ周囲の外乱光の影
響を少なくすることができる。

【００３８】図７は投光部の他例を示す図である。この
投光部では、投光レンズ６ａの後方の焦点位置に赤色光
を出射する発光素子５ａを配置し、投光レンズ６ａと発
光素子５ａの間に赤外光を出射する発光素子５ｂを配置
している。また、両発光素子５ａ、５ｂを同じ方向に向
けて同一光軸上に配置している。このような構成によっ
ても赤色光と赤外光とを同軸状に出射させることがで
き、凹面鏡８を不要にすることができる。また、赤色光
の領域を赤外光よりも狭くすることもできる。

【００３９】図８は、本発明の別な実施例である光電セ
ンサＡの投光部１を示す概略構成図である。投光部１は
２つの発光素子５ａ，５ｂと、波長選択特性の異なる２
枚の波長選択膜２５ａ，２５ｂをガラス板の両面に形成
された光学素子２６とから構成されており、２つの発光
素子５ａ、５ｂは同一方向に出射面を向けて封止成形さ
れており、発光素子５ａからは赤色光が、発光素子５ｂ
から赤外光がそれぞれ光学素子２６に向けて出射され
る。２枚の波長選択膜２５ａ、２５ｂの反射率−波長特
性をそれぞれ図９及び図１０に示す。裏面側の波長選択
膜２５ａは波長約８９０ｎｍ以上の赤外線を透過し、波
長約６８０ｎｍ以下の可視光はほとんど反射する特性を
有しており、また、表面側の波長選択膜２５ｂは波長約
６８０ｎｍ以下の可視光を透過し、波長８９０ｎｍ以上
の赤外線はほとんど反射する特性を有している。

【００４０】しかして、発光素子５ｂから出射された赤
外光は、波長選択膜２５ｂによって反射され、反射板２
に向けて出射される。また、発光素子５ａから出射され
た赤色光は波長選択膜２５ｂを透過して光学素子２６内
部を通過し、波長選択膜２５ａにより反射される。波長
選択膜２５ａにより反射された赤色光は再び光学素子２
６内部を通過し、波長選択膜２５ｂを透過して反射板２
に向けて出射される。このように２つの発光素子５から
出射した赤外光及び赤色光を、それぞれの光軸を一致さ
せて反射板２に向けて出射することができる。このため
には、両発光素子５ａ，５ｂ間の間隔、もしくは波長選
択膜２５ａ，２５ｂ間の距離を適当に調整しておく必要
がある。

【００４１】さらに、光学素子２６を挟んで発光素子５
ａ，５ｂの反対側には、光学素子２６を透過した赤外光
及び赤色光を受光するモニター用の別な受光素子２７が
配置されている。この投光部１にあっては、２枚の波長
選択膜２５ａ、２５ｂは図９、図１０に示すようにわず
かながら赤色光及び赤外光の一部（数％程度）を透過さ
せるので、透過した赤色光及び赤外光を受光素子２７で
受光し、受光素子２７で受光された赤色光及び赤外光の
受光信号が常に一定となるように２つの発光素子５ａ、
５ｂの出力がそれぞれ制御されている。このように、発
光素子５ａ，５ｂからの出力が一定となるようにオート
パワーコントロール（ＡＰＣ）を行なえば、温度変化に
よる発光素子５ａ，５ｂの出力変化を少なくし、温度特
性のよい光電センサＡを製作することができる。

【００４２】図１１に示すものはさらに別な投光部１の
概略構成図であって、光学素子２６のいずれか一方の面
はある角度で他方の面に対して傾斜している。２つの発
光素子５ａ、５ｂは光学素子２６の一方の側に配置され
ており、発光素子５ｂは、くさび形の光学素子２６に対
して光出射方向が波長選択膜２５ａにほぼ垂直になるよ
うに配置され、残る発光素子５ａは波長選択膜２５ａに
対して光出射方向がある角度を持って配置されている。
しかして、発光素子５ｂから出射された赤外光は波長選
択膜２５ａを透過して、波長選択膜２５ｂで反射され、
再び、波長選択膜２５ａを透過して反射板２に向けて出
射される。また、発光素子５ａから出射された赤色光
は、赤外光と重なるように波長選択膜２５ａで反射され
て反射板２に向けて出射される。このように、波長選択
膜２５ｂの傾斜角と発光素子５ａから出射された赤色光
の入射角を調整して、光軸合わせを行なうこともでき
る。

【００４３】図１２に示すものは本発明のさらに別な投
光部１の概略構成図であって、光学素子２６のいずれか
一方の側に波長選択膜２５が形成されており、２つの発
光素子５ａ、５ｂは光学素子２６を挟むようにしてその
両側に配置されている。波長選択膜２５は、例えば、図
９に示した波長選択膜２５ａのように、赤外光を透過し
赤色光をほとんど反射する特性を有している。しかし
て、発光素子５ａから出射された赤色光は波長選択膜２
５によって反射され、反射板２に向けて出射される。ま
た、発光素子５ｂから出射された赤外光は波長選択膜２
５を透過できるので、波長選択膜２５を透過して赤色光
と光軸を一致させられ、反射板２に向けて出射される。
この投光部１にあっては、波長選択膜２５が一枚で済む
のでコストを安価にできる。

【００４４】なお、上記実施例においては、反射板（回
帰反射板）２を用いた回帰反射型の光電センサとして用
いた場合について示したが、これとは逆に回帰反射物体
を検出するための光電センサとして用いることもでき
る。つまり、この場合には反射板２を用いないので、受
光素子９には検知エリア側の背景で反射された赤色光と
赤外光が入射し、赤色光の受光強度と赤外光の受光強度
とが等しくなっている。これに対し、赤色光もしくは赤
外光のいずれか一方を強く反射する回帰反射物体が検出
エリアに侵入すると、赤色光の受光強度と赤外光の受光
強度とのバランスが大きく崩れるので、検出エリア内に
検出物体が存在すると判断される。つまり、信号処理回
路１０の出力としては、図４及び図５の場合とは逆にな
る。

【００４５】また、検出エリア内に検出物体が存在する
か否かといった光電スイッチ的な使用方法に限らず、三
角測距法の原理に基づき検出物体までの距離を計測する
ための測距センサとしても用いることができることも当
然である。

【００４６】図１３は本発明の色差検出器Ｂとしての実
施例を示す概略構成図である。色差検出器Ｂは、複数の
発光素子５ａ，５ｂ，５ｃを有する投光部１と、検出物
体３によって反射された光を受光する受光部４と、受光
部４から出力されたそれぞれの反射光の受光信号を信号
処理する信号処理回路１０とから構成されている。投光
部１は図１４に示すように、例えば、赤、青、緑と言っ
た波長の異なる可視光を出射する複数の発光素子５ａ，
５ｂ，５ｃと、３つの異なる波長選択特性を有する波長
選択膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えた光学素子２６と
から構成されている。波長選択膜２５ａはそれぞれ赤色
光を選択的に反射し、青色光及び緑色光を透過し、波長
選択膜２５ｂは少なくとも青色光を反射し、緑色光を透
過し、波長選択膜２５ｃは少なくとも緑色光を反射する
ようになっている。従って、発光素子５ａから出射され
た赤色光は波長選択膜２５ａで反射され、発光素子５ｂ
から出射された青色光は波長選択膜２５ｂで反射され、
発光素子５ｃから出射された緑色光は波長選択膜２５ｃ
で反射され、３つの出射された３原色の光は光軸を一致
させて検出物体３に向けて出射される。

【００４７】しかして、投光部１から検出物体３に向け
て赤色光、青色光、緑色光が出射されると、検出物体３
の表面の色に応じた波長の光が反射される。したがっ
て、検出物体３によって反射された光を受光部４で受光
し、受光した赤色光、青色光、緑色光の各光強度の大小
関係を信号処理回路１０によって比較判断することによ
り、検出物体３の色差を判別することができる。

【００４８】次に、図１５に示すものはマークセンサＣ
としての実施例を示す概略構成図であって、マークセン
サＣの投光部１からは赤色光と緑色光が同一光軸に沿っ
て出射されている。また、記憶部２９には、検出物体３
に付された識別用のカラーマーク２８の赤色と緑色の受
光強度の大小に応じて、内容物や種類、ロット番号など
の情報が予め登録されている。

【００４９】従って、マークセンサＣは受光した緑色光
と赤色光の光強度の大小関係からカラーマーク２８の種
類を判別することができる。また、登録されている内容
物やロット番号等の情報を外部へ出力させることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である回帰反射型の光電セン
サを示す概略構成図である。

【図２】一体の素子として構成された同上の投光部を示
す断面図である。

【図３】反射板の反射特性と、赤色光と赤外光の光強度
分布を示す図である。

【図４】信号処理回路の構成を示すブロック図である。

【図５】（ａ）〜（ｋ）は上記信号処理回路の動作を説
明するタイムチャートである。

【図６】２つの発光素子から出射された赤色光及び赤外
光の広がり角と反射板の位置関係を示す図であって、
（ａ）は赤色光の広がり角が赤外光の広がり角よりも広
い場合を示す図、（ｂ）は赤色光の広がり角が赤外光の
広がり角よりも狭い場合を示す図である。

【図７】本発明の別な実施例による投光部の他例を示す
概略図である。

【図８】本発明のさらに別な実施例による投光部を示す
概略構成図である。

【図９】同上の波長選択膜の特性を示す図である。

【図１０】同上の別な波長選択膜の特性を示す図であ
る。

【図１１】本発明のさらに別な実施例による投光部を示
す概略構成図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施例による投光部を示
す概略構成図である。

【図１３】本発明による色差検出器を示す概略構成図で
ある。

【図１４】同上の投光部を示す概略構成図である。

【図１５】本発明によるマークセンサを示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１投光部２反射板４受光部５ａ，５ｂ，５ｃ発光素子６ａ投光レンズ９受光素子２５，２５ａ，２５ｂ波長選択膜１８カラーマーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の異なる波長の光を同軸光線として
出射する投光部と、投光部から出射された光の戻り光を受光する受光部と、前記受光部で受光した光のうち前記複数波長の光の受光
強度の大小関係を比較する手段と、を備えた光電セン
サ。
【請求項２】前記投光部は、発光方向が互いに逆向きとなるように同軸状に配置され
た出射波長の異なる２つの発光素子と、いずれか一方の発光素子から出射された光を反射させる
ことにより、両発光素子から出射された光を同一光軸に
沿った光線として出射させる反射光学系とからなるもの
である、ことを特徴とする請求項１に記載の光電セン
サ。
【請求項３】前記投光部は、出射波長の異なる複数の発光素子と、各発光素子から出射される光に対して異なる反射及び透
過特性を有する波長選択膜とを備え、各発光素子から出射された光を波長選択膜で反射又は透
過させることにより各発光素子から出射された光の光軸
を一致させるようにしたものである、ことを特徴とする
請求項１に記載の光電センサ。
【請求項４】２つの異なる波長の光を同軸光線として
出射する投光部と、投光部から出射された２つの出射光のうちいずれか一方
の光を強く反射する特性を有する回帰反射板と、前記投光部から出射され前記回帰反射板もしくは検出物
体で反射された戻り光を受光する受光部と、前記受光部で受光した光のうち前記２波長の光の受光強
度の大小関係を判別することにより前記回帰反射板と検
出物体とを判別する手段と、を備えた回帰反射型光電セ
ンサ。
【請求項５】請求項１に記載の光電センサを用いて、
波長により反射率の異なる回帰反射物体を検出する方法
であって、受光部において受光した光のうち前記複数波長の光の受
光強度の大小関係の変化により物体を検出するようにし
た、回帰反射物体の検出方法。
【請求項６】請求項１に記載の光電センサを用いた色
差検出方法であって、色差検出対象物からの反射光を受光部において受光し、
受光部において受光した光のうち前記複数波長の光の受
光強度の大小関係の違いにより色差を判別するようにし
た、色差検出方法。
【請求項７】発光方向が互いに逆向きとなるように同
軸状に配置された２つの発光素子と、いずれか一方の発光素子から出射された光を反射させる
ことにより、両発光素子から出射された光を同一光軸に
沿った光線として出射させる反射光学系と、を備えた投
光装置。