JPH09210774A - 光学式センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検出物体からの反射光を受光して、その受
光量または変化量を検出することにより、その表面状態
を検出する光学式センサ装置において、視覚的な被検出
物体の表面状態の判別結果との差異を少なくし、判別可
能な物体の対象を拡げる。 【解決手段】 被検出物体５に光を投光し、その被検出
物体５により反射された光を複数の偏光成分の光に分離
し、この分離された光を第１及び第２の受光素子３ａ，
３ｂ及び、第１及び第２の受光素子３ａ，３ｂとは異な
る角度に配置された第３の受光素子３ｃにより受光する
構成とする。この構成により、被検出物体５の表面状態
によって、第１及び第２の受光素子３ａ，３ｂの検出出
力が同じとなったとしても、第３の受光素子３ｃの検出
出力でもって、該表面状態の検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出物体の有無
又は表面状態を光学的に検出する光学式センサ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の被検出物体の有無または表面状態
を光学的に検出する光学式センサ装置の構成を図１９及
び図２０に示す。図１９に示す光学式センサ装置は、投
光部であるＬＥＤ１０１より照射される光を偏光フィル
タ１０２により偏光し、被検出物体（以下ワークとい
う）１０５に投光し、このワーク１０５において反射さ
れた光を偏光ビームスプリッタ１０４により、２つの偏
光成分（偏光フィルタ１０２により偏光された光と同じ
偏光成分と、直交する偏光成分）の光に分離し、この分
離された光をそれぞれフォトダイオード（以下ＰＤとい
う）１０３ａ，１０３ｂで受光するものであり、この２
つのＰＤ１０３ａ，１０３ｂにより受光した光量を比較
することによりワークの表面状態を検出する。

【０００３】また、図２０に示す光学式センサ装置は、
投光部であるＬＥＤ１０１から光をワーク１０５に投光
し、そのワーク１０５により反射された光を、ＰＤアレ
イ，ラインセンサ，ＣＣＤ等の受光素子１０６により受
光するものであり、正反射光の強度分布の尖塔度を計測
することによりワークの表面状態を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１９
に示すような構成では、受光範囲中での正反射光の光量
が同じであるワークを判別するのは困難である。図２１
（ａ）は、表面が滑らかな金属１０８の正反射光の反射
状態を示す図、図２１（ｂ）は、表面に光沢のあるシー
ル１０９の正反射光の反射状態を示す図である。図２１
（ａ）に示すように、ワークが金属１０８である場合に
は、１方向の正反射光が強く、また拡散反射光は小さ
い。一方、図２１（ｂ）に示すように、ワークがシール
１０９である場合には、シール表面の微小な凸凹のため
正反射光は広がり、１方向の正反射光は小さい。また、
金属１０８同様、拡散反射光は小さい。図１９に示すよ
うな構成の光学式センサ装置では、１方向の正反射光に
差があっても、金属における正反射光の受光範囲内での
トータル光量ａとシールにおける正反射光の受光範囲内
でのトータル光量ｂが等しい場合には、これら２種類の
ワークを判別することはできない。このように、金属と
シールのように、視覚により判別するのは容易なワーク
であっても、図１９に示す構成の光学式センサ装置では
判別するのは困難である。

【０００５】また、図２０に示すような構成では、検出
物体の正反射光のピークの位置がずれると検出すること
ができない。図２２（ａ）は、表面が滑らかなワークに
おける表面反射光の分布を示す図、図２２（ｂ）は、表
面が凸凹なワークにおける表面反射光の分布を示す図で
あり、図２３（ａ）は、紙１０９における正反射光の反
射状態を示す図、図２３（ｂ）は、紙に貼られた表面を
粗面加工した透明テープ１１０（以下メンディングテー
プという）における正反射光の反射状態を示す図であ
る。図２２（ａ）に示すように、表面が滑らかなワーク
においては、反射光は入射角と同じ角度に出射し、表面
反射光の分布は変化しない。一方、図２２（ｂ）に示す
ように、表面が凸凹なワークにおいては、反射方向は変
化し、表面反射光の分布は変化する。従って、図２３
（ａ）に示すように、ワークが表面が滑らかな紙１０９
である場合には、入射角と反射角とが等しくなる方向に
正反射光のピークがある。一方、図２３（ｂ）に示すよ
うに、紙面上に貼られたメンディングテープ１１０がワ
ークである場合には、メンディングテープ１１０表面の
凸凹のため、正反射光のピークは、入射角と反射角とが
等しくなる方向からずれる。

【０００６】図２４（ａ）は、２種類の紙等のように、
同じ方向に正反射光のピークがあるワークの正反射光の
分布を示す図、図２４（ｂ）は、紙とメンディングテー
プのように、異なる方向に正反射光のピークがあるワー
クの正反射光の分布を示す図である。図２４（ａ）に示
すように、同じ位置に正反射光のピークがある２種類の
ワークにおいては、受光視野内での傾きの最大値（以
下、尖塔度という）が大きく異なり、判別することがで
きる。しかし、図２４（ｂ）に示すように、異なる位置
に正反射光のピークがある２種類のワークにおいては、
尖塔度がほぼ等しくなるときがあり、そのようなときは
検出を行うことができない。本発明は、上述した問題点
を解決するためになされたものであり、視覚的な被検出
物体の表面状態の判別結果と差異が少なくなり、判別可
能な被検出物体の対象が広がり、さらには、より微細な
表面検知を行うことが可能な光学式センサ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被検出物体の有無又は表面状態を検出する
光学式センサ装置において、被検出物体に偏光成分を持
つ光を照射する投光手段と、この被検出物体により反射
された光を複数の偏光成分の光に分離する偏光分離手段
と、この偏光分離手段により分離された光をそれぞれ受
光する第１及び第２の受光手段と、前記第１及び第２の
受光手段とは異なる位置に配置され、前記投光手段から
照射された光と同じ偏光成分の光を受光する第３の受光
手段とを備えたものである。上記構成においては、第３
の受光手段により、従来の１方向の反射光の偏光成分の
情報に加え、それとは別方向での反射光の分布の情報を
取り入れることができるので、判別できる被検出物体の
対象が拡がり、また、より微細な表面状態検知が可能と
なる。また、上記構成においては、従来の偏光を用いた
光学式のセンサ装置に、１つの受光手段を配置した構成
であるので、性能改善が容易にできる。

【０００８】また、本発明の光学式センサ装置は、上記
構成において、前記第３の受光手段は、前記投光部より
照射された光の光線方向と被検出物体面に対し垂直な方
向とで規定される面上に配置されているものである。こ
の構成においても、上記と同様の作用が得られる。

【０００９】また、本発明の光学式センサ装置は、上記
構成において、前記第３の受光手段は、前記投光部より
照射された光の光線方向と被検出物体面に対し垂直な方
向とで規定される面上とは異なる位置に配置されている
ものである。この構成においても、上記と同様の作用が
得られる。

【００１０】また、本発明は、被検出物体の有無又は表
面状態を検出する光学式センサ装置において、被検出物
体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、この被検
出物体により反射された光を複数の偏光成分の光に分離
する偏光分離手段と、この偏光分離手段により分離され
た光をそれぞれ受光する第１及び第２の受光手段と、前
記投光手段より照射された光の光線方向と被検出物体面
に対し垂直な方向とで規定される面上とは異なる位置に
配置され、前記投光手段から照射された光と同じ偏光成
分の光を受光する第３の受光手段と、前記投光手段より
照射された光の光線方向と被検出物体面に対し垂直な方
向とで規定される面上に配置され、前記投光手段から照
射された光と同じ偏光成分の光を受光する第４の受光手
段とを備えたものである。上記構成においては、第３，
第４のの受光手段により、従来の１方向の反射光の偏光
成分の情報に加え、さらに２方向での反射光の分布の情
報を取り入れることができるので、より多くの被検出物
体に対して検出が可能となり、より微細な表面状態検知
が可能となる。

【００１１】また、本発明は、被検出物体の有無又は表
面状態を検出する光学式センサ装置において、被検出物
体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、この被検
出物体により反射された光を複数の偏光成分の光に分離
する偏光分離手段と、この偏光分離手段により分離され
た光をそれぞれ受光する第１及び第２の受光手段と、前
記偏光分離手段とは異なる位置に配置され、前記投光手
段から照射された光と同じ偏光成分の光に偏光する偏光
手段と、この第２の偏光手段を通過した光を受光する第
３の受光手段ととを備えたものである。上記構成におい
ては、第２の偏光手段により、第３の受光手段が受ける
光のうち、表面反射成分の割合を大きくすることができ
るので、判別できる被検出物体の対象が拡がり、より微
細な表面状態検知が可能となる。

【００１２】また、本発明は、被検出物体の有無又は表
面状態を検出する光学式センサ装置において、被検出物
体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、この被検
出物体により反射された光を複数の偏光成分の光に分離
する第１の偏光分離手段と、この第１の偏光分離手段に
より分離された光をそれぞれ受光する第１及び第２の受
光手段と、前記第１の偏光分離手段とは異なる位置に配
置され、被検出物体により反射された光を複数の偏光成
分の光に分離する第２の偏光分離手段と、この第２の偏
光分離手段により分離された光をそれぞれ受光する第３
及び第４の受光手段とを備えたものである。上記構成に
おいては、２方向の偏光成分の情報を得ることができ、
正反射光の偏光成分を抽出することができるので、判別
できる被検出物体の対象が拡がり、またより微細な表面
状態検知が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。

【００１４】（第１実施例）図１（ａ）は第１実施例に
よる光学式センサ装置の構成図である。本実施例の光学
式センサ装置は、投光手段を構成する発光ＬＥＤなどを
用いた光源１から偏光フィルタ２（偏光手段）を介して
入射面に垂直な偏光成分（以下Ｓ偏光成分という）また
は入射面に平行な偏光成分（以下Ｐ偏光成分という）を
持つ光をワーク５（被検出物体）に照射し、このワーク
５において反射された光を３つのフォトダイオードなど
でなる受光素子３ａ，３ｂ，３ｃにより受光する。第１
の受光素子３ａは偏光ビームスプリッタ４（偏光分離手
段）により反射された偏光成分の光を受光し、第２の受
光素子３ｂは偏光ビームスプリッタ４を通過した偏光成
分の光を受光する。この偏光ビームスプリッタ４は、入
射角とほぼ等しい角度を持つ位置に配置されている。ま
た、第３の受光素子３ｃは、図１（ｂ）に示すように、
前記光源１より照射された光の光線方向とワーク５面に
対し垂直な方向とで規定される面上に配置され、第１と
第２の受光素子３ａ，３ｂとは異なる角度に配置されて
いる。

【００１５】上記のような構成にすることにより、従来
の１方向の反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の情報に加
えて、別方向の反射光の情報を得ることができる。図２
２（ｂ）に示したように、表面反射光は、表面の凸凹具
合により反射方向が変化するため、表面の粗さの具合に
より反射光の分布が異なる。本実施例においては、ワー
ク５の表面が滑らかでないために、反射光の分布が変化
したことによって、受光素子３ａ，３ｂが同じ出力とな
った場合であって、受光素子３ｃの検出結果により反射
光の分布をとらえることができ、ワークの判別や表面状
態の検出を行うことができる。従って、金属缶に貼った
金色テープ、紙面上に貼った表面を粗面加工した透明テ
ープ（メンディングテープ）など、従来の光学式センサ
装置では検出できなかったものを検出することが可能と
なる。

【００１６】また図２は第１の実施例による光学式セン
サ装置の処理回路図である。発振回路２０からの発振出
力を受けた投光パルス発生回路２１は投光パルス信号を
発生し、この信号は光源１を駆動する。これにより光源
１はパルス的に投光し、この投光のうち、ワークで反射
した光は、３つの受光素子３ａ，３ｂ，３ｃにより受光
され、電気信号に変換される。これら電気信号は、各ピ
ークホールド回路２４ａ，２４ｂ，２４ｃによってピー
ク値が検出される。ピークホールド回路２４ａ，２４ｂ
により検出された値は演算回路２５ａに、ピークホール
ド回路２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより検出された値は演
算回路２５ｂに、それぞれ送られる。この演算回路２５
ａ，２６ｂは各ピーク値を演算（減算または除算）し、
この演算値は判断回路２６ａ，２６ｂに送られ、しきい
値２７ａ，２７ｂと比較され、その結果はＯＲ回路２８
を経て出力される。このように２方向の反射光の情報を
得ることができるので、従来の光学式センサ装置では判
別できなかったワークの検出が可能となり、より微細な
検出が可能となる。

【００１７】（第２実施例）次に、光学式センサ装置の
第２の実施例について説明する。図３は光学式センサ装
置の第３実施例による構成図である。本実施例において
は、光源１と第１，第２の受光素子３ａ，３ｂは図１と
同等の構成を有し、図３（ｂ）に示すように、第３の受
光素子３ｃは光源１より照射された光の光線方向とワー
ク５面に対し垂直な方向とで規定される面上とは異なる
位置に配置されており、第４の受光素子３ｄは光源１よ
り照射された光の光線方向とワーク５面に対し垂直な方
向とで規定される面上に配置され、第１，第２の受光素
子３ａ，３ｂとは異なる角度に配置されている。

【００１８】図２２に示したように、表面反射光の分布
は、入射光に対して表面の凸凹がどちらに向きにあるか
による。このため、表面に筋がある製品を検出する際、
その筋がランダムにあれば、表面反射光の分布はどのよ
うに変化するのか予測できない。本実施例においては、
反射光の分布を２方向でとらえるため、どの方向に分布
が変化しても検出することが可能である。従って、本実
施例においては、上述の実施例１と同様の作用効果に加
えて、さらに、判別可能なワークの対象を拡げることが
できる。

【００１９】また、図４は第２の実施例による光学式セ
ンサ装置の処理回路図である。本実施例による処理回路
図において、投光パルス発生装置２１，光源１，３つの
受光素子３ａ，３ｂ，３ｃとピークホールド回路２４
ａ，２４ｂ，２４ｃは、図２に示した処理回路図と同様
に構成されており、さらに、第４の受光素子３ｄとピー
クホールド回路２４ｄを備えている。ピークホールド回
路２４ａ，２４ｂにより検出された値は演算回路２５ａ
に、ピークホールド回路２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより
検出された値は演算回路２５ｂに、ピークホールド回路
２４ａ，２４ｂ，２４ｄにより検出された値は演算回路
２５ｃに、それぞれ送られる。これら演算回路２５ａ，
２５ｂ，２５ｃは上記により検出された各ピーク値を演
算（減算または除算）し、これらの演算値は判断回路２
６ａ，２６ｂ，２６ｃに送られ、しきい値２７ａ，２７
ｂ，２７ｃと比較され、その結果はＯＲ回路２８を経て
出力される。このように、３方向の反射光の情報を得る
ことができるので、さらに、判別可能なワークの対象を
拡げることができ、またより微細な表面状態検知が可能
となる。

【００２０】（第３実施例）次に、光学式センサ装置の
第３の実施例について説明する。図５は光学式センサ装
置の第３実施例による構成図である。本実施例の光学式
センサ装置は、上述した第１実施例の第３の受光素子を
光の光線方向とワーク面に対し垂直な方向とで規定され
る面上とは異なる位置に配置するものである。また、本
実施例の処理回路図は、図２に示した第１実施例の処理
回路図と同じである。

【００２１】このような構成にすることにより、上述の
第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、製品に一定の方向に筋が入っており、それを他のも
のと区別するとき、製造ライン上では筋の入っている方
向がわかっているため、一方向の反射光の分布のみをと
らえる構成にしておけば判別することができる。従っ
て、上述の実施例２の構成に比べ、ローコスト，小型化
を図ることができる。

【００２２】（第４実施例）次に、光学式センサ装置の
第４の実施例について図６（ａ），（ｂ），（ｃ）によ
り説明する。図６（ａ）に示す実施例においては、光源
１と第１，第２，第３の受光素子３ａ，３ｂ，３ｃは図
１と同等の構成を有し、第３の受光素子３ｃとワーク５
の間に、さらに偏光フィルタ２ｂを配置したものであ
る。

【００２３】透明体等の表面反射光の少ないワークにお
いては、表面反射光の分布に差が生じにくく検出は困難
である。そこで、図６（ａ）に示す実施例の光学式セン
サ装置は、入射光と同じ偏光成分を抽出するフィルタを
第３の受光素子に配置することにより、受光量中の表面
反射成分の割合を大きくし、判別性能を上げるものであ
る。

【００２４】以下にその理由を図７を参照して説明す
る。図７はワーク表面における正反射光と、拡散反射光
の反射状態を示す図である。図７（ａ）に示すように、
表面が滑らかなワークにおいては、正反射光はほぼ入射
角と等しい方向に反射される。しかし、図７（ｂ）に示
すように、表面が粗いワークや透明体であるワークにお
いては、正反射光の反射方向が入射角方向からずれる場
合や、反射が弱くなる場合がある。正反射光は入射光の
偏光状態を保つが、拡散反射光では入射光の偏光状態は
保たれず、Ｓ偏光成分比とＰ偏光成分比は、１：１とな
る。従って、第１の実施例の構成の光学式センサ装置で
は、光源よりＳ偏光成分の光を表面が粗いワークや透明
体であるワークに照射すると、第３の受光素子に受光さ
れる受光量は拡散反射光の光で占められ、受光量に差が
生じず、判別が困難である。本実施例においては、第３
の受光素子３ｃに受光される受光総量のうち、拡散反射
光量を半分に減らすことができ、表面反射光量、即ち、
正反射光量の割合を大きくすることができるので、判別
性能を上げることができる。

【００２５】また、図６（ａ）に示す実施例において
は、実施例１の第３の受光素子３ｃに偏光手段を配置し
たものについて説明したが、図６（ｂ）のように、実施
例３の第３の受光素子３ｃに偏光手段を配置する構造と
してもよく、また、図６（ｃ）のように、実施例２の第
３の受光素子３ｃおよび第４の受光素子３ｄに偏光手段
を配置する構造としてもよい。これらの場合において
も、図６（ａ）に示す実施例同様、判別，検出性能を上
げることができる。

【００２６】（第５実施例）次に、光学式センサ装置の
第５の実施例について説明する。図８は光学式センサ装
置の第５実施例による構成図である。本実施例は、第４
の実施例（図６）の問題点をさらに解決するために、該
実施例のいずれかの構成において、偏光フィルタ２ｂま
たは２ｂ，２ｃを配置した位置に第２の偏光ビームスプ
リッタ４ｂを配置し、さらに、この偏光ビームスプリッ
タ４ｂにより反射された偏光成分の光を受光する第４の
受光素子３ｄを配置する。図８は、図６（ａ）の構成を
ベースにした例を示している。

【００２７】上述の第４の実施例の図６（ａ）の構成で
は、偏光フィルタ２ｂにより、ＳまたはＰ偏光成分のい
ずれかのみを抽出していたが、図８に示した光学式セン
サ装置では、偏光ビームスプリッタ４ｂを備えることに
より、ＳとＰ両方の偏光成分値を得ることができ、これ
らを比較することによりワーク表面の１回反射成分を抽
出でき、より微細な表面形状の検出が可能となる。

【００２８】また、図９は第５の実施例による光学式セ
ンサ装置の処理回路図である。本実施例による処理回路
図において、投光パルス発生装置２１，光源１，４つの
受光素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとピークホールド回路
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、図４に示した処理
回路図と同様に構成されている。ピークホールド回路２
４ａ，２４ｂにより検出された値は演算回路２５ａに、
ピークホールド回路２４ｃ，２４ｄにより検出された値
は演算回路２５ｂに、それぞれ送られる。これら演算回
路は上記により検出された各ピーク値を演算（減算また
は除算）し、これら２つの演算値は演算回路２５ｃに送
られ、更に演算される。この演算値は判断回路２６に送
られ、しきい値２７と比較され、出力される。このよう
に、２つの方向での演算結果を比較し、判別することに
より、ワーク表面の１回反射の成分が抽出でき、より微
細な検出が可能となる。

【００２９】また、この第５実施例では、図６（ａ）の
第２の偏光フィルタ２ｂを偏光ビームスプリッタ４ｂに
置き換え、判別，検出性能を向上させた光学式センサ装
置について説明したが、図６（ｂ）の第２の偏光フィル
タ２ｂ、図６（ｃ）の第２，第３の偏光フィルタ２ｂ，
２ｃを偏光ビームスプリッタに置き換える構成にして
も、判別，検出性能を上げることができる。

【００３０】（第６実施例）図１０にその構成を示す。
本実施例においては、図１に示した光学式センサ装置の
構成において、光源からの投光に投光ファイバ６を用
い、受光素子による受光手段のために光を伝送する受光
ファイバ７ａ，７ｂ，７ｃを用いるものである。本構成
によれば、上述の実施例１と同様の作用効果に加えて、
センサヘッド部の小型化を図ることができる。本実施例
は、図１に示した構成の光学式センサ装置に光ファイバ
を用いた構成であるが、上述した図３，図４，図６，図
８の構成の光学式センサ装置に光ファイバを用いた構成
にしてもよい。これらの構造においても、本実施例同
様、センサヘッド部の小型化を図ることができる。

【００３１】（第７実施例）図１１にその構成を示す。
本実施例は、センサヘッド部とアンプ部１１の間に投光
ファイバ９，受光ファイバ１０ａ，１０ｂを配置し、ア
ンプ部１１に光源１，第１の受光素子３ａ，第２の受光
素子３ｂ，第１の偏光フィルタ２ａ，第２の偏光フィル
タ２ｂ，偏光ビームスプリッタ４等を配置する。これら
投光ファイバ９，受光ファイバ１０ａ，１０ｂには偏波
面保存ファイバを用いる。本構成によれば、センサヘッ
ド部から偏光フィルタ２，偏光ビームスプリッタ４等を
削除でき、上述した第６実施例よりも、更にセンサヘッ
ド部の小型化を図ることができる。

【００３２】（第８実施例）図１２にその構成を示す。
本実施例においては、第１から第７実施例に示した光学
式センサ装置において、受光素子のうち少なくとも１つ
は、光の光線方向とワーク面に対し垂直な方向とで規定
される面上にあり、かつ入射角＝反射角の関係を満たす
反射光を受光する位置に配置されているものである。一
般に正反射光を受光する時、入射角と同じ角度をもつ反
射光の光量が最も大きくなる。入射角度と同じ角度をも
つ反射光の光量が最も大きいワークと、その方向からず
れる反射光の光量が最も大きいワークとを検出する場合
には、このような配置が最も効果的である。

【００３３】（第９実施例）次に、光学式センサ装置の
第３の実施例について説明する。図１３は光学式センサ
装置の第９実施例による構成図である。本実施例の光学
式センサ装置は、投光ファイバ９から偏光フィルタ２ａ
を介して片偏光（ＳまたはＰ偏光）の光をワーク５に照
射し、このワーク５において反射された光を、３つの受
光ファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより受光するもの
である。第１の受光ファイバ１０ａは偏光ビームスプリ
ッタ４を通過する偏光成分の光を受光し、第２の受光フ
ァイバ１０ｂはこの偏光ビームスプリッタ４により反射
された光を受光する。この偏光ビームスプリッタ４は、
受光する反射光の反射角が入射角とほぼ等しい角度を持
つ位置に配置されている。また、第３の受光ファイバ１
０ｃは、偏光ビームスプリッタ４とは異なる位置に配置
されており、この第３の受光ファイバ１０ｃは第２の偏
光フィルタ２ｂを備えている。この第２の偏光フィルタ
２ｂは第１の偏光フィルタ２ａと同じ偏光成分の光のみ
を通過させる。前記第１の受光ファイバ１０ａと第３の
受光ファイバ１０ｃにより受光された光は、ファイバカ
プラ１２により合成された後、アンプ部へ伝送される。

【００３４】投光ファイバ９からＳ偏光成分の光を投光
したとき、第１の受光ファイバ１０ａはＰ偏光成分の光
（受光量をＰとする）を、第２の受光ファイバ１０ｂは
Ｓ偏光成分の光（受光量をＳ1 とする）を、第３の受光
ファイバ１０ｃはＳ偏光成分の光（受光量をＳ2 とす
る）をそれぞれ受光する。この時、図示の方向１の演算
をＳ1 −Ｐ，方向２での分布ずれをＳ1 −Ｓ2 で演算す
れば、（Ｓ1 −Ｐ），（Ｓ1 −Ｓ2 ）の値のどちらかで
差が生じる。このことから、Ｓ1 −（Ｐ＋Ｓ2）の値を
求めることによってワークの表面状態を検出できる。こ
の（Ｐ＋Ｓ2 ）値をファイバカプラ１２により合成する
ことにより、演算回路が少なくて済み、処理時間の短縮
ができる。

【００３５】図１４は上記第９の実施例による光学式セ
ンサ装置の処理回路である。この処理回路において、フ
ァイバＡは上記第２の受光ファイバ１０ｂに相当し、フ
ァイバＢは、ファイバカプラ１２により合成された第１
の受光ファイバ１０ａ，及び第３の受光ファイバ１０ｃ
からの光を伝送するファイバである。発振回路，投光パ
ルス発生装置，光源，受光素子，ピークホールド回路，
演算回路，判断回路，しきい値等は、上述した処理回路
と同様の構成である。

【００３６】（第１０実施例）図１５，１６，１７，１
８にその構成を示す。図１５は、第４の実施例に示した
光学式センサ装置において、前記第２と第３の受光素子
により行う受光を１つの２分割フォトダイオードにより
行うものである。第４の実施例において、前記第２，第
３の受光素子は同じ偏光成分を持つ光を受光しているの
で、この２つの受光素子を１つの２分割フォトダイオー
ド１３にまとめることにより、センサヘッド部の小型化
を図ることができる。

【００３７】図１６は、図８に示した光学式センサ装置
において、第１の受光素子３ａと第３の受光素子３ｃに
より行う受光を第１の２分割フォトダイオード１３ａに
より、また第２の受光素子３ｂと第３の受光素子３ｄに
より行ってきた受光を第２の２分割フォトダイオード１
３ｂにより行い、ミラー１４により第２の２分割フォト
ダイオード１３ｂに光が受光されるよう光の進行方向を
調整する。即ち、図８における第１と第３の受光素子３
ａ，３ｃ、及び第２と第４の受光素子３ｂ，３ｃはそれ
ぞれ同じ偏光成分を持つ光を受光しているので、これら
４つの受光素子を２つの２分割フォトダイオード１３
ａ，１３ｂにまとめることにより、センサヘッド部の小
型化を図ることができる。

【００３８】図１７は、光学式センサ装置において、偏
光手段と偏光分離手段を１つの大きな偏光ビームスプリ
ッタ１５によって行うものである。このような構成にす
ることによって、センサヘッド部の小型化を図ることが
できる。

【００３９】図１８は、図８に示した光学式センサ装置
において、第１と第２の偏光ビームスプリッタ４ａ，４
ｂによって行ってきた反射光の偏光成分の分離を１つの
偏光ビームスプリッタ１５により行うものである。これ
により、センサヘッド部の小型化を図ることができる。
また、図１７に示した光学式センサ装置よりも判別、検
出性能を上げることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の１
方向に関するＳ偏光成分とＰ偏光成分の情報に加え、別
方向での反射光の分布の情報を取り入れることができる
ので、より多くのワークに対して検出が可能となり、よ
り微細な表面状態検知が可能となり、視覚による検査結
果との差を少なくすることができる。また、本発明によ
れば、従来の偏光を用いた光学式のセンサ装置に、１つ
の受光素子を配置した構成であるので、性能改善が容易
にできる。また、本発明によれば、従来の１方向に関す
るＳ偏光成分とＰ偏光成分の情報に加え、さらに２方向
での受光量の成分の情報を取り入れることができるの
で、判別可能なワークの対象を拡げることができ、より
微細な表面状態検知が可能となる。また、本発明によれ
ば、表面反射成分の割合を大きくすることができるの
で、判別可能なワークの対象を拡げることができ、より
微細な表面状態検知が可能となる。また、本発明によれ
ば、２方向のＳ偏光成分とＰ偏光成分の情報を得ること
ができ、表面１回反射の成分を抽出することができるの
で、判別可能なワークの対象を拡げることができ、より
微細な表面状態検知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による物体の有無及び表面
状態を検出する光学式センサ装置の構成図である。

【図２】第１実施例による光学式センサ装置の処理回路
図である。

【図３】第２実施例による光学式センサ装置の構成図で
ある。

【図４】第３実施例による光学式センサ装置の構成図で
ある。

【図５】第３実施例による光学式センサ装置の処理回路
図である。

【図６】第４実施例による光学式センサ装置の構成図で
ある。

【図７】（ａ）は、表面がなめらかなワークにおける拡
散反射光と正反射光の反射状態を示す図、（ｂ）は、ワ
ークが透明体等であるときの拡散反射光と正反射光の反
射状態を示す図である。

【図８】第５実施例による光学式センサ装置の構成図で
ある。

【図９】第５実施例による光学式センサ装置の処理回路
図である。

【図１０】第６実施例による光学式センサ装置の構成図
である。

【図１１】第７実施例による光学式センサ装置の構成図
である。

【図１２】第８実施例による光学式センサ装置の構成図
である。

【図１３】第９実施例による光学式センサ装置の構成図
である。

【図１４】第９実施例による光学式センサ装置の処理回
路図である。

【図１５】第１０実施例による光学式センサ装置の構成
図である。

【図１６】第１０実施例による光学式センサ装置の構成
図である。

【図１７】第１０実施例による光学式センサ装置の構成
図である。

【図１８】第１０実施例による光学式センサ装置の構成
図である。

【図１９】従来の光学式センサ装置の構成を示す構成図
である。

【図２０】従来の光学式センサ装置の構成を示す構成図
である。

【図２１】（ａ）は、表面が滑らかな金属の正反射光の
反射状態を示す図、（ｂ）は表面に光沢のあるシールの
正反射光の反射状態を示す図である。

【図２２】（ａ）は、表面が滑らかなワークおける表面
反射光の分布を示す図、（ｂ）は、表面が凸凹なワーク
における表面反射光の分布を示す図である。

【図２３】（ａ）は、紙１０９における正反射光の反射
状態を示す図、（ｂ）は、紙に貼られた表面を粗面加工
した透明テープにおける正反射光の反射状態を示す図で
ある。

【図２４】（ａ）は、同じ方向に正反射光のピークがあ
る２種のワークの正反射光の反射分布を示す図、（ｂ）
は、同じ方向に正反射光のピークがない２種のワークの
正反射光の反射状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 投光手段（光源） ２ 偏光手段（偏光フィルタ） ３ａ 第１の受光手段（受光素子） ３ｂ 第２の受光手段 ３ｃ 第３の受光手段 ３ｄ 第４の受光手段 ４，偏光分離手段（偏光ビームスプリッタ） ４ａ 第１の偏光分離手段 ４ｂ 第２の偏光分離手段 ５ 被検出物体（ワーク）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出物体の有無又は表面状態を検出す
   る光学式センサ装置において、 被検出物体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、 この被検出物体により反射された光を複数の偏光成分の
   光に分離する偏光分離手段と、 この偏光分離手段により分離された光をそれぞれ受光す
   る第１及び第２の受光手段と、 前記第１及び第２の受光手段とは異なる位置に配置さ
   れ、前記投光手段から照射された光と同じ偏光成分の光
   を受光する第３の受光手段と、を備えたことを特徴とす
   る光学式センサ装置。
2. 【請求項２】 前記第３の受光手段は、前記投光手段よ
   り照射された光の光線方向と被検出物体面に対し垂直な
   方向とで規定される面上に配置されていることを特徴と
   する請求項１に記載の光学式センサ装置。
3. 【請求項３】 前記第３の受光手段は、前記投光手段よ
   り照射された光の光線方向と被検出物体面に対し垂直な
   方向とで規定される面上とは異なる位置に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ装
   置。
4. 【請求項４】 被検出物体の有無又は表面状態を検出す
   る光学式センサ装置において、 被検出物体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、 この被検出物体により反射された光を複数の偏光成分の
   光に分離する偏光分離手段と、 この偏光分離手段により分離された光をそれぞれ受光す
   る第１及び第２の受光手段と、 前記投光手段より照射された光の光線方向と被検出物体
   面に対し垂直な方向とで規定される面上とは異なる位置
   に配置され、前記投光手段から照射された光と同じ偏光
   成分の光を受光する第３の受光手段と、 前記投光手段より照射された光の光線方向と被検出物体
   面に対し垂直な方向とで規定される面上に配置され、前
   記投光手段から照射された光と同じ偏光成分の光を受光
   する第４の受光手段と、を備えたことを特徴とする光学
   式センサ装置。
5. 【請求項５】 被検出物体の有無又は表面状態を検出す
   る光学式センサ装置において、 被検出物体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、 この被検出物体により反射された光を複数の偏光成分の
   光に分離する偏光分離手段と、 この偏光分離手段により分離された光をそれぞれ受光す
   る第１及び第２の受光手段と、 前記偏光分離手段とは異なる位置に配置され、前記投光
   手段から照射された光と同じ偏光成分の光に偏光する偏
   光手段と、 この偏光手段を通過した光を受光する第３の受光手段
   と、を備えたことを特徴とする光学式センサ装置。
6. 【請求項６】 被検出物体の有無又は表面状態を検出す
   る光学式センサ装置において、 被検出物体に偏光成分を持つ光を照射する投光手段と、 この被検出物体により反射された光を複数の偏光成分の
   光に分離する第１の偏光分離手段と、 この第１の偏光分離手段により分離された光をそれぞれ
   受光する第１及び第２の受光手段と、 前記第１の偏光分離手段とは異なる位置に配置され、被
   検出物体により反射された光を複数の偏光成分の光に分
   離する第２の偏光分離手段と、 この第２の偏光分離手段により分離された光をそれぞれ
   受光する第３及び第４の受光手段と、を備えたことを特
   徴とする光学式センサ装置。