JPH11175651A - 反射型光電センサ - Google Patents
反射型光電センサInfo
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- JPH11175651A JPH11175651A JP34787797A JP34787797A JPH11175651A JP H11175651 A JPH11175651 A JP H11175651A JP 34787797 A JP34787797 A JP 34787797A JP 34787797 A JP34787797 A JP 34787797A JP H11175651 A JPH11175651 A JP H11175651A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同軸反射型光電センサにおいて、光沢のある
検出物体の位置や角度変動に対しても安定して検出でき
るようにすること。 【解決手段】 発光素子３より発光した光を中心に開口
を有する遮蔽板２１によって中心範囲に限定する。そし
て投受光軸を同一にするためハーフミラー４を用いて検
出物体に投光する。こうすれば検出物体の位置や角度変
動があっても受光可能範囲内で受光できれば物体の有無
を検出することができる。
検出物体の位置や角度変動に対しても安定して検出でき
るようにすること。 【解決手段】 発光素子３より発光した光を中心に開口
を有する遮蔽板２１によって中心範囲に限定する。そし
て投受光軸を同一にするためハーフミラー４を用いて検
出物体に投光する。こうすれば検出物体の位置や角度変
動があっても受光可能範囲内で受光できれば物体の有無
を検出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投光軸と受光軸とを
共通にした同軸型の反射型光電センサに関し、特に光沢
のある物体を検出するための反射型光電センサに関する
ものである。
共通にした同軸型の反射型光電センサに関し、特に光沢
のある物体を検出するための反射型光電センサに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来反射型光電センサにあっては、投光
軸と受光軸とを分離した反射型光電センサと投受光軸を
共通にした同軸型の光電センサがある。同軸型の光電セ
ンサは、物体に垂直に光を投光しその反射光を受光する
ことによって物体の有無を判別することができる。
軸と受光軸とを分離した反射型光電センサと投受光軸を
共通にした同軸型の光電センサがある。同軸型の光電セ
ンサは、物体に垂直に光を投光しその反射光を受光する
ことによって物体の有無を判別することができる。
【０００３】図９はこのような従来の同軸反射型光電セ
ンサの光学系を示しており、図１０はその構成を示すブ
ロック図である。これらの図において発振回路１は周期
的な投光パルスを発生しており、その出力は駆動回路２
を介して発光素子３に与えられ、発光素子３が断続的に
発光される。発光素子３の光は光分岐手段であるハーフ
ミラー４を介して反射され、レンズ５によって検出物体
６側に集束する。そして検出物体６からの反射光を同一
のレンズ５を介して集光し、ハーフミラー４を透過した
光を受光素子７に入射させている。そして受光素子７の
出力をアンプ８によって増幅し、投光パルス毎にピーク
ホールド回路９によってピークホールドする。その出力
を比較回路１０で所定の閾値で比較することによってワ
ークの有無を判別し、出力回路１１を介して外部に出力
している。アンプ８〜出力回路１１のブロックは、物体
の有無を検出する信号処理手段を構成している。ピーク
ホールド回路９に代えて、投光パルスのタイミングで受
光レベルを保持するサンプルホールド回路が用いられる
場合もある。
ンサの光学系を示しており、図１０はその構成を示すブ
ロック図である。これらの図において発振回路１は周期
的な投光パルスを発生しており、その出力は駆動回路２
を介して発光素子３に与えられ、発光素子３が断続的に
発光される。発光素子３の光は光分岐手段であるハーフ
ミラー４を介して反射され、レンズ５によって検出物体
６側に集束する。そして検出物体６からの反射光を同一
のレンズ５を介して集光し、ハーフミラー４を透過した
光を受光素子７に入射させている。そして受光素子７の
出力をアンプ８によって増幅し、投光パルス毎にピーク
ホールド回路９によってピークホールドする。その出力
を比較回路１０で所定の閾値で比較することによってワ
ークの有無を判別し、出力回路１１を介して外部に出力
している。アンプ８〜出力回路１１のブロックは、物体
の有無を検出する信号処理手段を構成している。ピーク
ホールド回路９に代えて、投光パルスのタイミングで受
光レベルを保持するサンプルホールド回路が用いられる
場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような同軸型光電
センサにあっては、検出物体が光沢のある物体の場合に
投光ビームの集束角度と同じ角度で反射するため、検出
物体が傾いた場合に受光レンズに入射する光量が大きく
変化する。このため受光面積が十分大きい受光素子を用
いても受光量は大きく変わってしまい、光沢のある物体
を安定して検出することができないという問題点があっ
た。
センサにあっては、検出物体が光沢のある物体の場合に
投光ビームの集束角度と同じ角度で反射するため、検出
物体が傾いた場合に受光レンズに入射する光量が大きく
変化する。このため受光面積が十分大きい受光素子を用
いても受光量は大きく変わってしまい、光沢のある物体
を安定して検出することができないという問題点があっ
た。
【０００５】又同軸反射型光電センサは、シート上のマ
ーク等を検出するマークセンサ等に用いられる。しかる
にマークセンサは光電センサとマークが付されるシート
との距離が変動する可能性があり、又検出物体であるシ
ートが投受光軸に対して傾くことがある。投受光軸が傾
くと反射光のレベルが低下するため、十分にマークの有
無を判別することができないという欠点がある。
ーク等を検出するマークセンサ等に用いられる。しかる
にマークセンサは光電センサとマークが付されるシート
との距離が変動する可能性があり、又検出物体であるシ
ートが投受光軸に対して傾くことがある。投受光軸が傾
くと反射光のレベルが低下するため、十分にマークの有
無を判別することができないという欠点がある。
【０００６】又反射型光電センサの発光素子の波長を２
以上二波長とし、その反射光を波長成分毎に受光するこ
とにより物体の色の判別や色マーク検出ができる。又光
源の偏光方向を一定の方向とし、受光側でこれと同一と
及び異なった方向の偏光分の差又は比を算出することに
よって光沢度の判別をするようにした反射型光電センサ
も知られている。このような光電センサにあっても、同
軸反射型光電センサとしては前述したものと同様の欠点
があった。
以上二波長とし、その反射光を波長成分毎に受光するこ
とにより物体の色の判別や色マーク検出ができる。又光
源の偏光方向を一定の方向とし、受光側でこれと同一と
及び異なった方向の偏光分の差又は比を算出することに
よって光沢度の判別をするようにした反射型光電センサ
も知られている。このような光電センサにあっても、同
軸反射型光電センサとしては前述したものと同様の欠点
があった。
【０００７】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、同軸型の光電センサにおいて光
沢のある物体を安定して検出できるようにすることを目
的とする。
なされたものであって、同軸型の光電センサにおいて光
沢のある物体を安定して検出できるようにすることを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、発光素子と、前記発光素子により発光した光の光径
を中心に制限する光径制限手段と、前記発光素子からの
光の一部を反射及び透過させる光分岐手段と、前記光分
岐手段で反射又は透過した光を検出物体に投光し、検出
物体からの反射光を集光するレンズと、前記レンズで集
光された反射光のうち前記光分岐手段で透過又は反射さ
せた光を受光する受光素子と、前記受光素子に得られる
受光レベルに基づいて出力を出す信号処理手段と、を有
することを特徴とするものである。
は、発光素子と、前記発光素子により発光した光の光径
を中心に制限する光径制限手段と、前記発光素子からの
光の一部を反射及び透過させる光分岐手段と、前記光分
岐手段で反射又は透過した光を検出物体に投光し、検出
物体からの反射光を集光するレンズと、前記レンズで集
光された反射光のうち前記光分岐手段で透過又は反射さ
せた光を受光する受光素子と、前記受光素子に得られる
受光レベルに基づいて出力を出す信号処理手段と、を有
することを特徴とするものである。
【０００９】ここで発光素子より発光した光の光径を制
限する光径制限手段としては中心に開口を有する遮蔽板
や光を集束させるレンズが用いられる。又遮蔽板には円
形や楕円形の開口を設けることができる。レンズは通常
の凸レンズだけでなく、物体の角度変動の大きい方向に
光を制限するシリンドリカルレンズ又はトーリックレン
ズを用いることができる。又信号処理手段は受光レベル
を所定の閾値で弁別することによって物体の有無の検出
や、物体に記された色マークの検出をすることができ
る。又発光素子より照射する光の波長を複数とした場合
には、信号処理手段はあらかじめ各波長毎に受光素子で
得られる受光レベルを記憶しておくことによってその基
準値との近似度から物体の色の判別や、又物体に記され
た色マークの検出が可能となる。又発光素子より照射す
る光の偏光方向をＰ又はＳ偏光とした場合には、受光素
子側でＰ偏光とＳ偏光の双方を検出することによりその
比又は差から物体の表面の光沢度、表面粗さや凹凸状態
を検出することができる。更に，波長と偏光方向とを組
み合わせて色と光沢の組合せ等を検出することができ
る。
限する光径制限手段としては中心に開口を有する遮蔽板
や光を集束させるレンズが用いられる。又遮蔽板には円
形や楕円形の開口を設けることができる。レンズは通常
の凸レンズだけでなく、物体の角度変動の大きい方向に
光を制限するシリンドリカルレンズ又はトーリックレン
ズを用いることができる。又信号処理手段は受光レベル
を所定の閾値で弁別することによって物体の有無の検出
や、物体に記された色マークの検出をすることができ
る。又発光素子より照射する光の波長を複数とした場合
には、信号処理手段はあらかじめ各波長毎に受光素子で
得られる受光レベルを記憶しておくことによってその基
準値との近似度から物体の色の判別や、又物体に記され
た色マークの検出が可能となる。又発光素子より照射す
る光の偏光方向をＰ又はＳ偏光とした場合には、受光素
子側でＰ偏光とＳ偏光の双方を検出することによりその
比又は差から物体の表面の光沢度、表面粗さや凹凸状態
を検出することができる。更に，波長と偏光方向とを組
み合わせて色と光沢の組合せ等を検出することができ
る。
【００１０】本願の請求項２の発明は、請求項１記載の
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での検出距離をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、
前記レンズの有効径及び前記レンズの位置での検出物体
に光を投光する投光径を夫々ｒ１，ｒ２としたとき、次
式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）≦ｒ１ の許容角度範囲内の検出物体を検出することを特徴とす
るものである。
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での検出距離をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、
前記レンズの有効径及び前記レンズの位置での検出物体
に光を投光する投光径を夫々ｒ１，ｒ２としたとき、次
式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）≦ｒ１ の許容角度範囲内の検出物体を検出することを特徴とす
るものである。
【００１１】本願の請求項３の発明は、請求項１記載の
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での想定距離をＬ、前記検出物体の想定距離変動を±Δ
Ｌ、前記レンズの有効半径をｒ１、前記検出物体に投光
する光が透過する領域の半径をｒ２としたときに、次式 ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ の範囲内の許容距離変動幅内の検出物体を検出すること
を特徴とするものである。
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での想定距離をＬ、前記検出物体の想定距離変動を±Δ
Ｌ、前記レンズの有効半径をｒ１、前記検出物体に投光
する光が透過する領域の半径をｒ２としたときに、次式 ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ の範囲内の許容距離変動幅内の検出物体を検出すること
を特徴とするものである。
【００１２】本願の請求項４の発明は、請求項１記載の
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での検出距離をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、
前記検出物体の想定距離変動を±ΔＬ、前記レンズの有
効径及び前記レンズの位置での検出物体に光を投光する
投光径を夫々ｒ１，ｒ２としたとき、次式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）＋ｒ２（１＋２ΔＬ
／Ｌ）≦ｒ１ の許容角度範囲内及び許容距離変動内の検出物体を検出
することを特徴とするものである。
反射型光電センサにおいて、前記レンズから検出物体ま
での検出距離をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、
前記検出物体の想定距離変動を±ΔＬ、前記レンズの有
効径及び前記レンズの位置での検出物体に光を投光する
投光径を夫々ｒ１，ｒ２としたとき、次式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）＋ｒ２（１＋２ΔＬ
／Ｌ）≦ｒ１ の許容角度範囲内及び許容距離変動内の検出物体を検出
することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の第１の実施
の形態による反射型光電センサの光学系の構成を示す図
である。本図に示すように、この実施の形態による光電
センサは発光素子３の前方に一定面積の円形の開口２１
ａを有する遮蔽板２１を設ける。その他の構成は前述し
た従来の反射型光電センサと同様であるので詳細な説明
を省略する。遮光板２１は開口２１ａにより発光素子３
で発光する光をレンズ５の中心軸付近に限定する光径制
限手段である。こうすれば検出物体６が投受光軸と垂直
方向であればそのまま反射光がレンズ５により集光さ
れ、ハーフミラー４を介して受光素子７側に得られ、物
体の有無が判別できる。図１（ｂ）はレンズ５の位置の
投光領域と受光領域を示しており、投射光はレンズ５の
中心を通過するが、受光領域はレンズの径と同一の広い
範囲となる。
の形態による反射型光電センサの光学系の構成を示す図
である。本図に示すように、この実施の形態による光電
センサは発光素子３の前方に一定面積の円形の開口２１
ａを有する遮蔽板２１を設ける。その他の構成は前述し
た従来の反射型光電センサと同様であるので詳細な説明
を省略する。遮光板２１は開口２１ａにより発光素子３
で発光する光をレンズ５の中心軸付近に限定する光径制
限手段である。こうすれば検出物体６が投受光軸と垂直
方向であればそのまま反射光がレンズ５により集光さ
れ、ハーフミラー４を介して受光素子７側に得られ、物
体の有無が判別できる。図１（ｂ）はレンズ５の位置の
投光領域と受光領域を示しており、投射光はレンズ５の
中心を通過するが、受光領域はレンズの径と同一の広い
範囲となる。
【００１４】従って検出物体６が拡散反射物体６ａであ
れば、入射光は拡散反射し、図１（ｂ）の受光範囲の拡
散反射光がレンズ５で集光されて受光素子７側に得られ
る。拡散反射物体の場合はその表面と投光軸とが垂直で
なくても、反射光が拡散するため、物体表面の角度が変
わっても安定して集光できる。
れば、入射光は拡散反射し、図１（ｂ）の受光範囲の拡
散反射光がレンズ５で集光されて受光素子７側に得られ
る。拡散反射物体の場合はその表面と投光軸とが垂直で
なくても、反射光が拡散するため、物体表面の角度が変
わっても安定して集光できる。
【００１５】又図２（ａ）に示すように検出物体６が光
沢を有する正反射特性を有する検出物体６ｂの場合に
は、投光軸を光軸の中心付近に限定しているため、一定
の傾き範囲内では正反射光はレンズ５によって集光され
てハーフミラー４を介して受光素子７側に入射し、受光
信号が得られる。図２（ａ）は検出物体６ｂが傾いた状
態での投受光ビームを示す図、図２（ｂ）はレンズ５の
位置での受光可能範囲と反射光を示す図である。図２
（ａ）のように検出物体が傾いても反射光が受光可能範
囲にあれば受光素子７で受光でき、検出物体の有無を検
出することができる。
沢を有する正反射特性を有する検出物体６ｂの場合に
は、投光軸を光軸の中心付近に限定しているため、一定
の傾き範囲内では正反射光はレンズ５によって集光され
てハーフミラー４を介して受光素子７側に入射し、受光
信号が得られる。図２（ａ）は検出物体６ｂが傾いた状
態での投受光ビームを示す図、図２（ｂ）はレンズ５の
位置での受光可能範囲と反射光を示す図である。図２
（ａ）のように検出物体が傾いても反射光が受光可能範
囲にあれば受光素子７で受光でき、検出物体の有無を検
出することができる。
【００１６】ここで図３（ａ）に示すようにレンズ５と
物体６との間隔をＬ、レンズ５の有効半径をｒ１、投光
する光のレンズ５を透過する半径をｒ２とすると、検出
物体６が角度θだけ傾いても受光できる範囲は次式
（１）で示される。 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）≦ｒ１ ・・・（１） 例えば距離Ｌが１０ｍｍ、θを±３°、ｒ１＝６ｍｍ、
ｒ２＝２〜３ｍｍとすると、許容角度θは±３°とな
る。
物体６との間隔をＬ、レンズ５の有効半径をｒ１、投光
する光のレンズ５を透過する半径をｒ２とすると、検出
物体６が角度θだけ傾いても受光できる範囲は次式
（１）で示される。 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）≦ｒ１ ・・・（１） 例えば距離Ｌが１０ｍｍ、θを±３°、ｒ１＝６ｍｍ、
ｒ２＝２〜３ｍｍとすると、許容角度θは±３°とな
る。
【００１７】又図３（ｂ）に示すように光沢を有する検
出物体６ｂの面が投受光軸と垂直の状態を保ったまま投
光ビームが集束する距離Ｌから±ΔＬの範囲で変動する
場合には、その受光可能な許容範囲ΔＬは次式（２）で
示される。 ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ ・・・（２） 例えば前述の例では投受光軸と検出物体６とが垂直、即
ち角度変動θが０とすると、ΔＬは±３ｍｍとなる。
出物体６ｂの面が投受光軸と垂直の状態を保ったまま投
光ビームが集束する距離Ｌから±ΔＬの範囲で変動する
場合には、その受光可能な許容範囲ΔＬは次式（２）で
示される。 ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ ・・・（２） 例えば前述の例では投受光軸と検出物体６とが垂直、即
ち角度変動θが０とすると、ΔＬは±３ｍｍとなる。
【００１８】又図４に示すように検出物体６の距離変動
と角度変動とが同時に生じる場合には、式（１）及び式
（２）から許容範囲は次式（３）で示される。 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）＋ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ ・・・（３） この条件を満足する範囲内では検出物体６ｂが傾き、且
つ距離変動があっても物体の有無を検出することが可能
となる。
と角度変動とが同時に生じる場合には、式（１）及び式
（２）から許容範囲は次式（３）で示される。 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）＋ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ ・・・（３） この条件を満足する範囲内では検出物体６ｂが傾き、且
つ距離変動があっても物体の有無を検出することが可能
となる。
【００１９】図５は本発明の第２の実施の形態による反
射型光電センサを示す図である。この実施の形態におい
ては第１の実施の形態の遮蔽板２１に代えて、第２のレ
ンズ２２を用いて投光軸をレンズ５の光軸の中心付近に
限定するようにしたものであり、その他は第１の実施の
形態と同様である。こうすれば遮蔽板２１を用いる場合
に比べて発光素子３より出射される光の利用効率を向上
させることができ、反射率の低い検出物体も検出可能と
なる。
射型光電センサを示す図である。この実施の形態におい
ては第１の実施の形態の遮蔽板２１に代えて、第２のレ
ンズ２２を用いて投光軸をレンズ５の光軸の中心付近に
限定するようにしたものであり、その他は第１の実施の
形態と同様である。こうすれば遮蔽板２１を用いる場合
に比べて発光素子３より出射される光の利用効率を向上
させることができ、反射率の低い検出物体も検出可能と
なる。
【００２０】図６（ａ）は本発明の第３の実施の形態に
よる反射型光電センサの光学系を示す図である。本実施
の形態では遮蔽板２３を図６（ｂ）に示すように楕円形
の開口２３ａを有する遮蔽板としたものである。こうす
れば図６（ｃ）に示すようにレンズ５の面内でハッチン
グで示す投光領域を楕円形とすることができる。検出物
体が拡散反射物体でその面と光軸とが垂直の場合には、
図６（ａ）に示すレンズ５の全体、図６（ｃ）に円形で
示す領域が反射光がレンズ５を透過する領域となり、正
反射物体ではこれらの範囲は物体が傾いたときに受光可
能な領域となる。従って検出物体が正反射する検出物体
６ｂであり、図６（ａ）に示すようにＸ軸方向に沿って
傾く場合、反射光が図６（ｄ）のＢ１又はＢ２のように
Ｙ軸方向に変化する。図６（ｄ）に示すようにＢ１，Ｂ
２のように反射光は受光領域の範囲内であるため、光を
集光して受光素子に入射させることができる。即ちＸ軸
方向に沿っての傾きが大きく、Ｙ軸方向に沿っての傾き
が小さい検出物体を検出する場合には、光の利用効率が
良くなる。
よる反射型光電センサの光学系を示す図である。本実施
の形態では遮蔽板２３を図６（ｂ）に示すように楕円形
の開口２３ａを有する遮蔽板としたものである。こうす
れば図６（ｃ）に示すようにレンズ５の面内でハッチン
グで示す投光領域を楕円形とすることができる。検出物
体が拡散反射物体でその面と光軸とが垂直の場合には、
図６（ａ）に示すレンズ５の全体、図６（ｃ）に円形で
示す領域が反射光がレンズ５を透過する領域となり、正
反射物体ではこれらの範囲は物体が傾いたときに受光可
能な領域となる。従って検出物体が正反射する検出物体
６ｂであり、図６（ａ）に示すようにＸ軸方向に沿って
傾く場合、反射光が図６（ｄ）のＢ１又はＢ２のように
Ｙ軸方向に変化する。図６（ｄ）に示すようにＢ１，Ｂ
２のように反射光は受光領域の範囲内であるため、光を
集光して受光素子に入射させることができる。即ちＸ軸
方向に沿っての傾きが大きく、Ｙ軸方向に沿っての傾き
が小さい検出物体を検出する場合には、光の利用効率が
良くなる。
【００２１】図７（ａ）は本発明の第４の実施の形態に
よる反射型光電センサの光学系を示す図である。この実
施の形態では第２の実施の形態と同様に、発光素子３の
発光した光を集光するためのレンズ２４を用いており、
このレンズ２４をシリンドリカルレンズとしたものであ
る。こうすれば図７（ｂ）に示すように第３の実施の形
態と同様に発光素子より出射される光を受光領域の中心
付近に楕円形状として出射させることができ、第３の実
施の形態と同様にＸ軸方向に沿ってのみ大きく傾く検出
物体を確実に検出することができる。又この実施の形態
も第２，第３の実施の形態と同様に、発光素子の光の利
用効率を向上させることができるという効果が得られ
る。尚この実施の形態ではレンズとしてシリンドリカル
レンズを用いているが、Ｙ軸方向のみならず、Ｘ軸方向
もわずかに光を集束するようにしたトーリックレンズを
用いても同様の効果が得られる。
よる反射型光電センサの光学系を示す図である。この実
施の形態では第２の実施の形態と同様に、発光素子３の
発光した光を集光するためのレンズ２４を用いており、
このレンズ２４をシリンドリカルレンズとしたものであ
る。こうすれば図７（ｂ）に示すように第３の実施の形
態と同様に発光素子より出射される光を受光領域の中心
付近に楕円形状として出射させることができ、第３の実
施の形態と同様にＸ軸方向に沿ってのみ大きく傾く検出
物体を確実に検出することができる。又この実施の形態
も第２，第３の実施の形態と同様に、発光素子の光の利
用効率を向上させることができるという効果が得られ
る。尚この実施の形態ではレンズとしてシリンドリカル
レンズを用いているが、Ｙ軸方向のみならず、Ｘ軸方向
もわずかに光を集束するようにしたトーリックレンズを
用いても同様の効果が得られる。
【００２２】このように本発明による反射型光電センサ
は、図８に示すようにフィルム３１上に付けられたマー
ク３２等を検出するマークセンサとして有効となる。フ
ィルムは光沢を有し、正反射光成分が大きいため従来の
光電センサでは検出が難しかったが、本願の各実施の形
態による光電センサでは検出が確実となる。又フィルム
はＸ軸方向に沿った傾き角がＹ軸方向より大きいため、
第３又は第４の実施の形態のように投光領域を楕円形と
することによってもマークの有無を確実に検出すること
ができる。
は、図８に示すようにフィルム３１上に付けられたマー
ク３２等を検出するマークセンサとして有効となる。フ
ィルムは光沢を有し、正反射光成分が大きいため従来の
光電センサでは検出が難しかったが、本願の各実施の形
態による光電センサでは検出が確実となる。又フィルム
はＸ軸方向に沿った傾き角がＹ軸方向より大きいため、
第３又は第４の実施の形態のように投光領域を楕円形と
することによってもマークの有無を確実に検出すること
ができる。
【００２３】尚前述した各実施の形態においては光分岐
手段としてハーフミラーを用いているが、特定の偏光成
分を透過し他の偏光成分を反射する偏光ビームスプリッ
タを用いて投受光を分離するようにしてもよい。又各実
施の形態で説明した発光素子と受光素子との位置を入れ
換えて配置するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
手段としてハーフミラーを用いているが、特定の偏光成
分を透過し他の偏光成分を反射する偏光ビームスプリッ
タを用いて投受光を分離するようにしてもよい。又各実
施の形態で説明した発光素子と受光素子との位置を入れ
換えて配置するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
【００２４】尚前述した各実施の形態では、物体の有無
を判別する同軸反射型光電センサについて説明している
が、物体に付されたマークまでの位置が一定であればそ
の受光レベルからマークの色の検出が可能となる。また
本発明は光源として複数の波長の発光素子を用い、各波
長毎に受光レベルを検出することによって検出物体の色
の判別や検出物体に付された色マークを検出するカラー
マークセンサに適用することができる。物体の色の判別
の場合には各波長毎にあらかじめ各波長成分の受光レベ
ルの基準値を記憶しておき、その基準値との近似度から
色の判別を行うことができる。発光素子の波長を二波長
から三波長とすれば更に精度よく色判別が可能となる。
又多波長を受光する場合に各波長を時分割で点灯するこ
とによって各波長に対応した時間帯で受光素子に信号が
得られるため、１つの受光素子を用いることができる。
又光源となる発光素子の偏光方向を例えばＰ偏光又はＳ
偏光のみとし、その反射光をハーフミラーを介して更に
偏光ビームスプリッタで偏光成分毎に分離して受光する
ことによって、Ｐ偏光とＳ偏光成分の受光量の差又は比
から検出物体の光沢度を算出することができる。又所定
の閾値でその光沢度を弁別することによって光沢の有無
を判別することも可能となる。更に表面粗さや凹凸状
態，色と光沢の組合せや塗装の有無等を検出する場合に
も本発明を適用することができる。
を判別する同軸反射型光電センサについて説明している
が、物体に付されたマークまでの位置が一定であればそ
の受光レベルからマークの色の検出が可能となる。また
本発明は光源として複数の波長の発光素子を用い、各波
長毎に受光レベルを検出することによって検出物体の色
の判別や検出物体に付された色マークを検出するカラー
マークセンサに適用することができる。物体の色の判別
の場合には各波長毎にあらかじめ各波長成分の受光レベ
ルの基準値を記憶しておき、その基準値との近似度から
色の判別を行うことができる。発光素子の波長を二波長
から三波長とすれば更に精度よく色判別が可能となる。
又多波長を受光する場合に各波長を時分割で点灯するこ
とによって各波長に対応した時間帯で受光素子に信号が
得られるため、１つの受光素子を用いることができる。
又光源となる発光素子の偏光方向を例えばＰ偏光又はＳ
偏光のみとし、その反射光をハーフミラーを介して更に
偏光ビームスプリッタで偏光成分毎に分離して受光する
ことによって、Ｐ偏光とＳ偏光成分の受光量の差又は比
から検出物体の光沢度を算出することができる。又所定
の閾値でその光沢度を弁別することによって光沢の有無
を判別することも可能となる。更に表面粗さや凹凸状
態，色と光沢の組合せや塗装の有無等を検出する場合に
も本発明を適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１の発明によれば、投光径を光軸の中心に限定している
ため、光沢を有し正反射光を反射する検出物体に対して
角度変動及び距離変動の範囲内で物体についての出力、
即ち物体の有無、色の違い、色マークの検出、物体の光
沢度、その他物体の表面状態を検出することができる。
又請求項２，４の発明によれば、一定の角度変動の範囲
内で物体についての出力を得ることができ、又請求項
３，４の発明では、一定の距離変動の範囲内で検出につ
いての出力を得ることができる。又光を拡散反射する物
体も同様にして検出が可能である。
１の発明によれば、投光径を光軸の中心に限定している
ため、光沢を有し正反射光を反射する検出物体に対して
角度変動及び距離変動の範囲内で物体についての出力、
即ち物体の有無、色の違い、色マークの検出、物体の光
沢度、その他物体の表面状態を検出することができる。
又請求項２，４の発明によれば、一定の角度変動の範囲
内で物体についての出力を得ることができ、又請求項
３，４の発明では、一定の距離変動の範囲内で検出につ
いての出力を得ることができる。又光を拡散反射する物
体も同様にして検出が可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による反射型光電セ
ンサの光学系を示す図である。
ンサの光学系を示す図である。
【図２】本実施の形態における検出物体が傾いたときの
投受光の光の変化を示す図である。
投受光の光の変化を示す図である。
【図３】（ａ）は本実施の形態における反射型光電セン
サの許容角度変動を示す図、（ｂ）は許容距離変動を示
す図である。
サの許容角度変動を示す図、（ｂ）は許容距離変動を示
す図である。
【図４】本実施の形態における光電センサの許容角度変
動及び距離変動の範囲内を示す図である。
動及び距離変動の範囲内を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による反射型光電セ
ンサの光学系を示す図である。
ンサの光学系を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による反射型光電セ
ンサの光学系を示す図である。
ンサの光学系を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による反射型光電セ
ンサの光学系を示す図である。
ンサの光学系を示す図である。
【図８】本実施の形態における反射型光電センサを用い
たマークセンサを示す図である。
たマークセンサを示す図である。
【図９】従来の反射型光電センサの一例を示すブロック
図である。
図である。
【図１０】従来の反射型光電センサの光学系を示す図で
ある。
ある。
１ 発振回路 ２ 駆動回路 ３ 発光素子 ４ ハーフミラー ５ レンズ ６ 検出物体 ７ 受光素子 ８ アンプ ９ ピークホールド回路 １０ 比較回路 １１ 出力回路 ２１，２３ 遮蔽板 ２２ レンズ ２１ａ，２３ａ 開口 ２４ シリンドリカルレンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 発光素子と、 前記発光素子により発光した光の光径を中心に制限する
光径制限手段と、 前記発光素子からの光の一部を反射及び透過させる光分
岐手段と、 前記光分岐手段で反射又は透過した光を検出物体に投光
し、検出物体からの反射光を集光するレンズと、 前記レンズで集光された反射光のうち前記光分岐手段で
透過又は反射させた光を受光する受光素子と、 前記受光素子に得られる受光レベルに基づいて出力を出
す信号処理手段と、を有することを特徴とする反射型光
電センサ。 - 【請求項２】 前記レンズから検出物体までの検出距離
をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、前記レンズの
有効径及び前記レンズの位置での検出物体に光を投光す
る投光径を夫々ｒ１，ｒ２としたとき、次式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）≦ｒ１ の許容角度範囲内の検出物体を検出することを特徴とす
る請求項１記載の反射型光電センサ。 - 【請求項３】 前記レンズから検出物体までの想定距離
をＬ、前記検出物体の想定距離変動を±ΔＬ、前記レン
ズの有効半径をｒ１、前記検出物体に投光する光が透過
する領域の半径をｒ２としたときに、次式 ｒ２（１＋２ΔＬ／Ｌ）≦ｒ１ の範囲内の許容距離変動幅内の検出物体を検出すること
を特徴とする請求項１記載の反射型光電センサ。 - 【請求項４】 前記レンズから検出物体までの検出距離
をＬ、前記検出物体の許容傾き角度をθ、前記検出物体
の想定距離変動を±ΔＬ、前記レンズの有効径及び前記
レンズの位置での検出物体に光を投光する投光径を夫々
ｒ１，ｒ２としたとき、次式 Ｌtan (tan-1（ｒ２／Ｌ）＋２θ）＋ｒ２（１＋２ΔＬ
／Ｌ）≦ｒ１ の許容角度範囲内及び許容距離変動内の検出物体を検出
することを特徴とする請求項１記載の反射型光電セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34787797A JPH11175651A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 反射型光電センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34787797A JPH11175651A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 反射型光電センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11175651A true JPH11175651A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18393209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34787797A Pending JPH11175651A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 反射型光電センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11175651A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014167869A1 (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ 株式会社 | 反射型光電センサ |
| JP2015115290A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
-
1997
- 1997-12-17 JP JP34787797A patent/JPH11175651A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014167869A1 (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ 株式会社 | 反射型光電センサ |
| JP2014207144A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社 | 反射型光電センサ |
| JP2015115290A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |