JPH10132663A

JPH10132663A - 光学式センサ装置

Info

Publication number: JPH10132663A
Application number: JP8301289A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yasuda; 成留安田; Hironobu Kiyomoto; 浩伸清本; Arata Nakamura; 新中村; Takeshi Takakura; 毅高倉
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JP3451526B2

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに波長の異なる少なくとも２つ以上の光
源を用いて検出物体の有無又は表面状態の判別を行うセ
ンサ装置において、検出位置精度のセンサ間のバラツキ
を抑え、また、検出物体とセンサとの距離が変化する場
合においても検出のタイミングがズレることを少なく
し、さらには、スポット光が検出物体の一部に照射され
る場合において起こる誤検知を防ぐ。【解決手段】投光手段に光拡散部材を備えたので、各
ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃより出射された光の投光スポッ
ト内の強度分布をほぼ均一にし、各ＬＥＤ６ａ，６ｂ，
６ｃの投光スポットのズレをなくすことができる。従っ
て、検出位置精度のセンサ間のバラツキを低減し、検出
物体２とセンサ１との距離が変化する場合に起こる検出
タイミングのズレや、スポット光が検出物体２の一部に
照射される場合に起こる誤検知を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出物体の光学特
性の違いから物体の有無検出又は物体の表面状態の判別
を行う光学式センサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の複数の光源を備えた光学式センサ
装置としては、例えば、特開平２−１７３５３２号公報
に記載されているようなカラーセンサがある。このカラ
ーセンサは、３つの発光ダイオードから順次検出物体に
向けて３原色の光を照射し、その反射率から検出物体の
色又は色の差を判別するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光センサ装置では、光源の位置精度を合わせ
ることは困難であるため、検出位置精度のセンサ間のバ
ラツキが発生するという問題があった。また、３つの光
源の光軸が一致しておらず、各光源の投光スポットは一
致していないので、例えば、搬送ライン上を移送される
検出物体を検知し、所定の位置に検出物体を停止させる
場合において、検出物体とセンサとの距離が変化する
と、検出タイミングのズレが発生し、所定の位置に検出
物体を停止させることが困難になるという問題があっ
た。さらに、スポット光が検出物体の一部に照射される
場合には、各光源の投光スポットが一致していないた
め、誤検知を起こすという問題があった。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、互
いに波長の異なる少なくとも２つ以上の光源を用いて検
出物体の有無又は表面状態の判別を行うセンサ装置にお
いて、検出位置精度のセンサ間のバラツキが少なくな
り、また、検出物体とセンサとの距離が変化する場合に
おいても検出のタイミングがズレることが少なくなり、
さらには、スポット光が検出物体の一部に照射される場
合においても誤検知を起こすことがない光学式センサ装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【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、互いに波長の異なる少なくとも２つ以上
の光源と、これらの光源からの光の合成光を検出物体に
投光する第１の投光レンズとを備えた投光手段と、投光
手段による投光の検出物体における反射光又は透過光を
受光する受光手段とを有し、この受光手段の出力に基づ
いて、検出物体の有無又は表面状態を検知する光学式セ
ンサ装置において、投光手段は光拡散部材を備えている
ものである。

【０００５】この構成においては、光源からの光を光拡
散部材に通すことにより、拡散されほぼ均一に混じった
光を検出物体に投光することができるので、検出物体上
での投光スポットの強度分布をほぼ均一とすることがで
き、検出位置精度のセンサ間のバラツキを低減すること
ができる。また、投光スポットのズレが少なくなるの
で、検出物体とセンサとの距離が変化する場合に起こる
検出タイミングのズレや、スポット光が検出物体の一部
に照射される場合に起こる誤検知を抑えることができ
る。

【０００６】また、本発明は、互いに波長の異なる少な
くとも２つ以上の光源と、これらの光源からの光の合成
光を検出物体に投光する第１の投光レンズとを備えた投
光手段と、投光手段による投光の検出物体における反射
光又は透過光を受光する受光手段とを有し、この受光手
段の出力に基づいて、検出物体の有無又は表面状態を検
知する光学式センサ装置において、投光手段は光源と第
１の投光レンズの間の合成された２つ以上の光源の光軸
上に、光通過用開口を有する絞り部材を備えているもの
である。

【０００７】この構成においては、光源より出射された
光のうち、合成された２つ以上の光源の光軸周辺の光は
絞り部材により遮光される。即ち、この絞り部材の開口
は第１の投光レンズの見かけ上の光源となる。これによ
り、２つ以上の光源から投光された光の光軸を一致さ
せ、これら光源の投光スポットのズレをなくすことがで
きるので、光源の位置がセンサにより多少ずれている場
合においても、センサによる検出位置がバラツクことが
ない。また、検出物体とセンサとの距離が変化する場合
に起こる検出タイミングのズレや、スポット光が検出物
体の一部に照射される場合に起こる誤検知を抑えること
ができる。

【０００８】また、本発明は、互いに波長の異なる少な
くとも２つ以上の光源と、これらの光源からの光の合成
光を検出物体に投光する第１の投光レンズとを備えた投
光手段と、投光手段による投光の検出物体における反射
光又は透過光を受光する受光手段とを有し、この受光手
段の出力に基づいて、検出物体の有無又は表面状態を検
知する光学式センサ装置において、投光手段は光拡散部
材を備え、さらに、光源と第１の投光レンズの間の合成
された２つ以上の光源の光軸上に、光通過用開口を有す
る絞り部材を備えているものである。

【０００９】この構成においては、投光手段において、
光源からの光をいったん絞り部材に導くことにより、２
つ以上の光源の光の投光スポットのズレをなくし、ま
た、光拡散部材において、光源からの光を拡散すること
により、光源の投光スポット内の強度分布をほぼ均一と
することができるので、より一層、検出位置精度のセン
サ間のバラツキを低減することができる。また、検出物
体とセンサとの距離が変化する場合に起こる検出タイミ
ングのズレや、スポット光が検出物体の一部に照射され
る場合に起こる誤検知を抑えることができる。

【００１０】また、本発明は、上記構成において、光源
と絞り部材との間に光を集光又は発散させる第２のレン
ズを備えたものであってもよい。この構成においては、
第２のレンズを用いて、光源からの光を絞り部材の光通
過用開口に集光させることにより、光源の投光スポット
のズレをさらになくすことができるので、より一層、検
出位置精度のセンサ間のバラツキの低減等を図ることが
できる。

【００１１】また、本発明は、上記光源と光拡散部材と
の間に光ファイバを備えたものであってもよい。この構
成においては、２つ以上の光源からの光を光ファイバと
光拡散部材を用いて光を拡散することにより、検出物体
上での投光スポットの強度分布をほぼ均一にすることが
できるので、光ファイバを用いたセンサ装置において、
検出位置精度のセンサ間のバラツキの低減等を図ること
ができる。

【００１２】また、本発明は、上記光源と第１のレンズ
との間に光ファイバを備え、この光ファイバの出射部分
に拡散処理が施されているものであってもよい。この構
成においては、光拡散部材を用いずに、光ファイバの出
射部分から投光スポットの強度分布が均一な光を出射さ
せることができる。

【００１３】また、本発明は、上記光拡散部材の一部に
マスク処理が施されているものであってもよい。この構
成においては、光拡散部材の中央部にマスク処理により
光通過用開口を設けることで、光拡散部材と絞り部材の
２つの部材を一体に構成することができ、この部材を通
して光を出射させることにより、光源からの光の投光ス
ポットのズレをなくし、また、光源からの光の投光スポ
ット内の強度分布をほぼ均一とすることができる。

【００１４】また、本発明は、上記光源の光の絞り部材
上でのビーム径は光通過用開口の径よりも大きいもので
あってもよい。この構成においては、光源より出射され
た光が絞り部材において絞られるので、検出物体上にお
ける投光スポット内の強度分布をより均一に近づけるこ
とができる。

【００１５】また、本発明は、上記光拡散部材又は前記
絞り部材は投・受光軸を合成するものであってもよい。
この構成においては、センサの投・受光の同軸化を図る
ことができる。

【００１６】

【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。（第１の実施形態）図１（ａ）（ｂ）は本実施形態によ
る光学式センサ装置の光学系の構成図である。この光学
式センサ装置１は、センサケース２内に設けられた投光
及び受光の基本光学系を有した本体ボディ３と、この本
体ボディ３に交換自在に装着される長距離検出用の投光
アタッチメント４（図１（ａ））と、小スポット短距離
検出用のファイバアタッチメント５（図１（ｂ））とか
ら構成される。本体ボディ３は、赤色、緑色、青色の互
いに異なる波長の光を投光する３つのＬＥＤ６ａ，６
ｂ，６ｃ（光源）を有し、赤色及び緑色のＬＥＤ６ａ，
６ｂからの光の光軸を光学部材であるダイクロイックミ
ラー７ａ（以下、ＤＣＭという）を用いて同じ方向へ合
成して出射させる。さらに、この合成された光と青色の
ＬＥＤ６ｃからの光の光軸をもう一枚のＤＣＭ７ｂによ
り合成している。この合成光は集光レンズ８（第２の投
光レンズ）より出射される。また、本体ボディ３はフォ
トダイオード等でなる検出信号用の受光素子９を備えて
いる。投光アタッチメント４には、本体ボディ３の集光
レンズ８に対面する絞り部材１０と投光レンズ１１（第
１の投光レンズ）、及び検出物体１２からの反射光を受
光素子９に集光させる受光レンズ１３とを備えている。
一方、ファイバアタッチメント５は、投光ファイバ１４
と受光ファイバ１５、及び投光レンズ１６と受光レンズ
１７を有したセンサヘッド１８とからなる。投光ファイ
バ１４の入射端１４ａ又は出射端１４ｂには、拡散板１
９が取り付けられている。なお、２０はＬＥＤ６ａ，６
ｂ，６ｃ等が取り付けられた回路基板である。

【００１７】前記絞り部材１０の中心部には光通過用の
開口１０ａが形成されており、長距離検出用の投光アタ
ッチメント４を本体ボディ３に装着したとき、開口１０
ａはＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃと投光レンズ１１の間の合
成されたＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃの光軸上に位置する。
この絞り部材１０が見かけ上の投光レンズ１１の光源と
なるので、各ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃの発光パターンの
バラツキ、チップのバラツキを吸収し、投光レンズ１１
から出射される光の投光スポットのズレをなくすことが
できる。さらに、ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃと絞り部材１
０との間には集光レンズ８が備えられており、この集光
レンズ８が開口１０ａにＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃからの
光を集光させるので、より効率良く光を出射させること
ができると共に、ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃの投光スポッ
トのズレをさらになくすことができる。なお、絞り部材
１０上での集光レンズ８のビームスポットは、開口１０
ａの径よりも大きい方が望ましく、これにより、検出物
体１２上での投光スポット内の強度分布をより均一に近
づけることができる。絞り部材１０は、絞りスリット
（開口１０ａが空間のもの）となっているが、これに代
えて、図１（ｃ）のように、光ファイバ１０´を配置し
たものであってもよく、これにより、光ファイバ１０´
内での三波ミキシングが可能になる。請求項２に記載の
ものは、このような構成をも含む。さらに、絞り部材１
０の位置に図２（ａ）（ｂ）に示すような拡散板１９
（光拡散部材）を配置した場合には、検出物体１２上で
の投光スポット内の強度分布をより均一とすることがで
きる。この場合、図２（ａ）に示すように、絞り部材１
０と拡散板１９を一体としたものや、図２（ｂ）に示す
ように、拡散板１９に中心部を除いてマスク処理を施
し、光通過用開口１０ａを設けたものを用いればよい。

【００１８】一方、ファイバアタッチメント５を装着し
たとき、投光ファイバ１４の入射端１４ａが集光レンズ
８から出射される光の集光点に位置するようにされてお
り、この投光ファイバ１４を介して投光レンズ１６より
検出物体１２に光を照射する。この場合においては、３
つのＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃの光は投光ファイバ１４の
入射端１４ａでは同一の点に集光しないので、その入射
端１４ａ又は出射端１４ｂに拡散板１９を設けることに
より、検出物体１２上での投光スポット内強度分布を均
一化している。

【００１９】このように、投光手段において、複数のＬ
ＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃからの光を絞り部材１０や拡散板
１９を介した後に検出物体１２に投光する構成としたの
で、複数のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃの検出物体１２上で
の投光スポットを一致させ、さらに、投光スポット内の
強度分布をほぼ均一にすることができる。これにより、
検出位置精度のセンサ間のバラツキを低減することがで
きる。また、検出物体１２と光学式センサ装置１との距
離が変化する場合に起こる検出タイミングのズレや、ス
ポット光が検出物体１２の一部に照射される場合に起こ
る誤検知を抑えることができる。

【００２０】（第２の実施形態）図３（ａ）（ｂ）は本
実施形態による光学式センサ装置の構成を示す断面図で
ある。この光学式センサ装置２１は、上述の第１の実施
形態に係る光学式センサ装置１において、絞り部材１０
を投光アタッチメント４の筐体の一部で構成したもので
ある。これにより、上述の第１の実施形態の光学式セン
サ装置１と同様の作用、効果に加えて、部品点数を削減
し、コスト削減を図ることができる。

【００２１】（第３の実施形態）図４は本実施形態に係
る光学式センサ装置の構成を示す断面図である。図４
（ａ）に示す光学式センサ装置３０は、３つのＬＥＤ６
ａ，６ｂ，６ｃから赤、青、緑の三原色の光を時分割に
投光し、それぞれの光をバンドルファイバ３１ａ，３１
ｂ，３１ｃに入光させ、この３本のバンドルファイバ３
１ａ，３１ｂ，３１ｃを一本の投光ファイバ３２に束ね
ることにより、疑似的に光を混ぜるものである。この投
光ファイバ３２からの光は、センサヘッド１８中に設け
た拡散板１９、投光レンズ１６を介して検出物体１２に
投光され、検出物体１２における反射光は受光レンズ１
７により集光され、受光ファイバ３３に入射し、受光素
子９に受光される。この受光素子９からの受光信号より
検出物体１２の色が検知される。なお、３４はファイバ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃを固定するファイバホルダを示
している。

【００２２】投光ビーム内の赤、青、緑の光の混ざり具
合は、３本のバンドルファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
の束ね方に大きく依存する。よりランダムに混ぜようと
すると、この作業は手作業となりコスト高となる。本実
施の形態に係る光学式センサ装置３０においては、投光
ファイバ３２の出射部３２ｂに拡散板１９を配置してお
り、３つのＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃから出射された光の
投光スポット内の強度分布をバンドルファイバ３１ａ，
３１ｂ，３１ｃの束ね方に関係なく均一とすることがで
きるので、コスト削減を図ることができる。

【００２３】また、図４（ｂ）に示す光学式センサ装置
３５のように、投光ファイバ３２のセンサヘッド１８内
に臨む出射端３２ｂを粗面とし、拡散処理を施したもの
であってもよく、この場合においても、上述の図（ａ）
に示した光学式センサ装置３０と同様に、３つのＬＥＤ
６ａ，６ｂ，６ｃから出射された光の投光スポット内の
強度分布が均一となるので、検出位置精度のセンサ間の
バラツキを低減することができる。また、検出物体１２
とセンサとの距離が変化する場合に起こる検出タイミン
グのズレや、スポット光が検出物体１２の一部に照射さ
れる場合に起こる誤検知を抑えることができる。また、
拡散板１９を備えていないので、上述の図４（ａ）に示
した光学式センサ装置３０と比して、センサヘッド１８
の小型化、及びコスト削減を図ることができる。

【００２４】（第４の実施形態）図５は本実施形態によ
る光学式センサ装置の構成を示す断面図である。この光
学式センサ装置４０は、３つのＬＥＤチップを搭載した
ＬＥＤ４１からの光を拡散板１９、投光レンズ１１を介
して検出物体１２に向けて投光し、この検出物体１２か
らの反射光を受光レンズ１３において集光し、受光素子
９において受光することにより、検出物体１２の色を検
知するものである。このように、３つのＬＥＤチップを
搭載したＬＥＤ４１の前面に拡散板１９を配置すること
により、ＬＥＤチップの投光スポットのズレをなくし、
検出物体１２上での投光スポット内の強度分布を均一化
することができるので、この場合においても検出位置精
度のセンサ間のバラツキを低減することや、検出物体と
センサとの距離が変化する場合に起こる検出タイミング
のズレや、スポット光が検出物体の一部に照射される場
合に起こる誤検知を抑えることができる。

【００２５】（第５の実施形態）図６（ａ）は本実施形
態に係る光学式センサ装置の構成図である。この光学式
センサ装置５０は上述の図４（ａ）に示した光学式セン
サ装置３０において、センサヘッド１８内に拡散板１９
の代わりに、マスク処理を施した拡散板５１を投光ファ
イバ３２の出射端３２ｂ近傍に斜めに配置したものであ
る。この拡散板５１は図６（ｂ）乃至（ｄ）に示すよう
に、投光レンズ７側の中心部以外に金属ミラー５２のマ
スク処理を施したものであり、また、中心部は光通過用
の開口５３となっている。この拡散板５１により、投光
軸と同じ軸でもって、検出物体１２からの反射光を受光
用ファイバ３３の入射端３３ａに導くことで、投光軸と
受光軸とを一致させることができ、センサヘッド１８の
小型化が図れる。

【００２６】（色識別のための信号処理系の構成）図７
は上記各実施形態の光学式センサ装置に用いられる色識
別のための信号処理系のブロック図である。発振回路６
１は、駆動回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃとサンプルホー
ルド回路６３ａ，６３ｂ，６３ｃをそれぞれ時分割で駆
動するように各回路にパルスを供給しており、受光素子
１０の出力はＩ／Ｖ変換回路６４で電流−電圧変換され
た後、サンプルホールド回路６３ａ，６３ｂ，６３ｃに
供給されサンプルホールドされるようになっている。サ
ンプルホールド回路６３ａ，６３ｂ，６３ｃには、駆動
回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃに供給するパルスと同一の
パルスがサンプリングパルスとして供給されている。ま
た、色識別回路６５はサンプルホールド回路６３ａ，６
３ｂ，６３ｃの出力から、色識別処理を実行し、その識
別結果を出力するものである。

【００２７】次に、色識別回路６５の色識別処理につい
て説明する。色識別回路６５は、最初にサンプルホール
ド回路６３ａ，６３ｂ，６３ｃの出力する値Ｒ，Ｇ，Ｂ
を加算し、その和Ｔ（＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）を求める。次に、
各値Ｒ，Ｇ，Ｂの和Ｔに対する比（割合）Ｒ１（＝Ｒ／
Ｔ），Ｇ１（＝Ｇ／Ｔ），Ｂ１（＝Ｂ／Ｔ）を演算す
る。さらに色識別回路６５は、図８のフローチャートに
従って、各色の割合の大きさから色を識別する。この識
別処理は、図９に示す各色と割合Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１との
関係に基づくものである。すなわち、例えば、割合Ｒ
１，Ｇ１，Ｂ１の値は、赤の場合、４３．３、２８．
３、２８．７となり、橙の場合、４２．８、３０．６、
２６．６となる。以下同様に、ピンク、茶色、黄、黄
緑、緑、青、紺、紫、白、黒などの色毎に、割合Ｒ１，
Ｇ１，Ｂ１の値が決まっているので、この値から、色を
識別することができる。

【００２８】まず、Ｓ１において、Ｒ１が４０より大き
いか否かを判定し、大きければ（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ２
に進み、Ｇ１が２９より大きいか否かを判定する。Ｇ１
が２９より大きければ（Ｓ２でＹＥＳ）、橙と判定し、
一方、Ｇ１が２９以下であれば（Ｓ２でＮＯ）、赤と判
定する。

【００２９】Ｓ１において、Ｒ１が４０以下であれば
（Ｓ１でＮＯ）、Ｓ３に進み、Ｒ１が３３より大きいか
否かを判定する。Ｒ１が３３より大きければ（Ｓ３にお
いてＹＥＳ）、Ｓ４に進み、Ｇ１が３８より大きいか否
かを判定する。Ｇ１が３８より大きければ（Ｓ４でＹＥ
Ｓ）、黄と判定し、Ｇ１が３８以下であれば（Ｓ４でＮ
Ｏ）、Ｓ５に進み、Ｔが７より大きいか否かを判定す
る。Ｔが７より大きければ（Ｓ５においてＹＥＳ）、ピ
ンクと判定し、一方、Ｔが７以下であれば（Ｓ５におい
てＮＯ）、茶と判定する。

【００３０】Ｓ３において、Ｒ１が３３以下であれば
（Ｓ３でＮＯ）、Ｓ６に進み、Ｇ１が４１．５より大き
いか否かを判定する。Ｇ１が４１．５より大きければ
（Ｓ６においてＹＥＳ）、Ｓ７に進み、Ｂ１が２９より
大きいか否かを判定する。Ｂ１が２９より大きければ
（Ｓ７でＹＥＳ）、緑と判定し、Ｂ１が２９以下であれ
ば（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ８に進み、Ｂ１が３０より大きい
か否かを判定する。Ｂ１が３０より大きければ（Ｓ８に
おいてＹＥＳ）、黄と判定し、一方、Ｂ１が３０以下で
あれば（Ｓ８においてＮＯ）、黄緑と判定する。

【００３１】Ｓ６において、Ｇ１が４１．５以下であれ
ば（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ９に進み、Ｂ１が３７．５より大
きいか否かを判定する。Ｂ１が３７．５より大きければ
（Ｓ９においてＹＥＳ）、Ｓ１０に進み、Ｇ１が３８よ
り大きいか否かを判定する。Ｇ１が３８より大きければ
（Ｓ１０でＹＥＳ）、青と判定し、Ｇ１が３８以下であ
れば（Ｓ１０でＮＯ）、Ｓ１１に進み、Ｒ１が２５より
大きいか否かを判定する。Ｒ１が２５より大きければ
（Ｓ１１においてＹＥＳ）、紫と判定し、一方、Ｒ１が
２５以下であれば（Ｓ１１においてＮＯ）、紺と判定す
る。

【００３２】Ｓ９において、Ｂ１が３７．５以下であれ
ば（Ｓ９でＮＯ）、Ｓ１２に進み、Ｔが５より大きいか
否かを判定する。Ｔが５より大きければ（Ｓ１２におい
てＹＥＳ）、白と判定し、Ｔが５以下であれば（Ｓ１２
でＮＯ）、黒と判定する。このように、色判定を行うこ
とができる。

【００３３】このように、絞り部材１０や、拡散板１９
を用いて、ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃからの光の投光スポ
ットのズレをなくし、投光スポット内の強度分布をほぼ
均一にすることができるので、受光信号から色識別を安
定して高精度に行うことが可能となる。

【００３４】なお、本発明は上記実施の形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記第１乃至第５の
実施形態では、検出物体２からの反射光により検出物体
２の有無及び色等の表面状態の検出を行っていたが、検
出物体２が半透明であり、その透過光により検出を行う
ものであってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、互いに波
長の異なる少なくとも２つ以上の光源を有し、これら光
源からの光の検出物体における反射光又は透過光によ
り、検出物体の有無又は表面状態を検知する光学式セン
サ装置において、投光手段に光拡散部材を備えたので、
各光源より出射された光の投光スポット内の強度分布を
ほぼ均一にし、複数の光源の投光スポットのズレをなく
すことができる。従って、検出位置精度のセンサ間のバ
ラツキを低減し、検出物体とセンサとの距離が変化する
場合に起こる検出タイミングのズレや、スポット光が検
出物体の一部に照射される場合に起こる誤検知を抑える
ことができる。また、本発明によれば、光源と第１の投
光レンズの間に、第１の投光レンズの光軸上の光のみを
通過させるための絞り部材を備えることによって、複数
の光源の投光スポットのズレをなくすことができるの
で、上述と同様に、検出位置精度のセンサ間のバラツキ
を低減し、検出物体とセンサとの距離が変化する場合に
起こる検出タイミングのズレや、スポット光が検出物体
の一部に照射される場合に起こる誤検知を抑えることが
できる。また、本発明によれば、光拡散部材と絞り部材
とを備えることによって、光源からの光の投光スポット
のズレをなくし、また、光拡散部材において、光源から
の光を拡散することにより、光源より出射された光の投
光スポット内の強度分布をほぼ均一にすることができる
ので、上述と同様に、検出位置精度のセンサ間のバラツ
キを低減し、検出物体とセンサとの距離が変化する場合
に起こる検出タイミングのズレや、スポット光が検出物
体の一部に照射される場合に起こる誤検知を抑えること
ができる。また、本発明によれば、第２のレンズを用い
て光源からの光を絞り部材の光通過用開口に集光させる
ことによって、光源の投光スポットのズレをさらになく
すことができる。

【００３６】また、本発明によれば、光源と、光拡散部
材との間に光ファイバを備えることによって、光源より
出射された光をより拡散させ、各光源より出射された光
の投光スポット内の強度分布をほぼ均一にすることがで
きる。また、本発明によれば、光源と第１のレンズとの
間に、その出射端に光拡散処理を施した光ファイバを備
えることによって、光拡散部材を用いずに拡散された光
を出射させることができるので、部品点数の削減を図る
と共に、ヘッドの小型化を図ることができる。また、本
発明によれば、光拡散部材の一部にマスク処理を施し、
絞り部材を設けることによって、２つの部材を一体に構
成することができ、部品点数の削減を図ることができ
る。また、本発明によれば、光源より出射される光の絞
り部材におけるビーム径を開口径より大きくすることに
よって、投光スポット内の強度分布をより均一にするこ
とができるので、検出精度の向上を図り、センサ間の検
出位置のバラツキを低減することができる。また、本発
明によれば、光拡散部材又は絞り部材により投・受光軸
を合成することによって、センサの投・受光の同軸化が
可能となり、受光レンズなどが不要となるので、部品点
数を削減し、ヘッドの小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態による光学式
センサ装置の断面図、（ｂ）は交換自在なアタッチメン
トの断面図、（ｃ）は絞り部材として光ファイバを用い
た場合の投光系の一部分の構成図である。

【図２】（ａ）は拡散板付絞り部材の断面図、（ｂ）は
マスク処理によりその中心部に開口を設けた拡散板の断
面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態による
光学式センサ装置の構成を示す断面図である。

【図４】（ａ）は本発明の第３の実施形態による光学式
センサ装置の構成を示す断面図、（ｂ）は第３実施形態
の変形例による光学式センサ装置の構成を示す断面図で
ある。

【図５】本発明の第４の実施形態による光学式センサ装
置の構成を示す断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第５の実施形態による光学式
センサ装置の構成を示す断面図、（ｂ）乃至（ｄ）は拡
散板の構成を示す図である。

【図７】本発明の実施形態による光学式センサ装置の信
号処理系のブロック図である。

【図８】色判別処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【図９】色判別処理を説明するための各色とその成分と
の関係図である

【符号の説明】

１光学式センサ装置６ａ，６ｂ，６ｃＬＥＤ（光源）８集光レンズ（第２の投光レンズ）９受光素子（受光手段）１０絞り部材１０ａ開口（光通過用開口）１１投光レンズ（第１の投光レンズ）１２検出物体１４，３２投光ファイバ（光ファイバ）１９拡散板（光拡散部材）２１，３０，３５，４０，５０光学式センサ装置５１拡散板（光拡散部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高倉毅京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに波長の異なる少なくとも２つ以上
の光源と、これらの光源からの光の合成光を検出物体に
投光する第１の投光レンズとを備えた投光手段と、前記
投光手段による投光の検出物体における反射光又は透過
光を受光する受光手段とを有し、この受光手段の出力に
基づいて、検出物体の有無又は表面状態を検知する光学
式センサ装置において、前記投光手段は光拡散部材を備えていることを特徴とす
る光学式センサ装置。
【請求項２】互いに波長の異なる少なくとも２つ以上
の光源と、これらの光源からの光の合成光を検出物体に
投光する第１の投光レンズとを備えた投光手段と、前記
投光手段による投光の検出物体における反射光又は透過
光を受光する受光手段とを有し、この受光手段の出力に
基づいて、検出物体の有無又は表面状態を検知する光学
式センサ装置において、前記投光手段は前記光源と前記第１の投光レンズの間の
合成された前記２つ以上の光源の光軸上に、光通過用開
口を有する絞り部材を備えていることを特徴とする光学
式センサ装置。
【請求項３】互いに波長の異なる少なくとも２つ以上
の光源と、これらの光源からの光の合成光を検出物体に
投光する第１の投光レンズとを備えた投光手段と、前記
投光手段による投光の検出物体における反射光又は透過
光を受光する受光手段とを有し、この受光手段の出力に
基づいて、検出物体の有無又は表面状態を検知する光学
式センサ装置において、前記投光手段は光拡散部材を備え、さらに、前記光源と
前記第１の投光レンズの間の合成された前記２つ以上の
光源の光軸上に、光通過用開口を有する絞り部材を備え
ていることを特徴とする光学式センサ装置。
【請求項４】前記投光手段は、前記光源と前記絞り部
材との間に光を集光又は発散させる第２の投光レンズを
備えていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記
載の光学式センサ装置。
【請求項５】前記投光手段は、前記光源と前記光拡散
部材との間に光ファイバを備えていることを特徴とする
請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の光学
式センサ装置。
【請求項６】前記投光手段は、前記光源と前記第１の
レンズとの間に光ファイバを備えており、該光ファイバ
の出射部分に拡散処理が施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。
【請求項７】前記光拡散部材の一部にマスク処理が施
されていることを特徴とする請求項１、請求項３乃至請
求項５のいずれかに記載の光学式センサ装置。
【請求項８】前記光源からの光の前記絞り部材上での
ビーム径は開口径よりも大きいことを特徴とする請求項
２乃至請求項５、請求項７のいずれかに記載の光学式セ
ンサ装置。
【請求項９】前記光拡散部材又は前記絞り部材は投・
受光軸を合成するものであることを特徴とする請求項１
乃至請求項５、請求項７、請求項８のいずれかに記載の
光学式センサ装置。