JP3451525B2 - 光センサとレンズユニット及びファイバユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出物体からの反
射光又は透過光を受光し、その検出信号から検出物体の
有無、表面状態等を検出する光センサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の光センサについて、図１
２，図１３を参照して説明する。図１２に示したカラー
センサ１０１はランプ１０２からの白色光をレンズ１０
３、ハーフミラー１０４、レンズ１０５を介して検出物
体１０６に照射し、検出物体１０６からの反射光をレン
ズ１０５、ハーフミラー１０４、レンズ１０７を介して
カラーセンサ素子１０８に入射させるように構成されて
いる。このカラーセンサ１０１において、カラーセンサ
素子１０８により、赤、緑、青の成分の信号に分けられ
た各成分の信号は、アンプ１０９，ＡＤ変換器１１０を
経てマイクロプロセッサ１１１に入力され、ここで、こ
の演算結果が予め記憶される。検出動作により得られた
受光量の演算結果が、先に記憶された演算結果と等しい
場合は同色と判断し、入出力回路１１２よりＯＮ信号を
出力する。

【０００３】また、図１３にはファイバ式カラーセンサ
の一例を示す。このファイバ式カラーセンサ１２０の構
成は、ランプ１０２からの出射光及び検出物体１０６か
らの反射光を誘導するために光ファイバ１２１が使われ
ているほかは上述のカラーセンサ１０１と同様である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のカラーセンサセンサ１０１，１２０において
は、前者のセンサ１０１（以下、レンズ式センサとい
う）に較べて後者のファイバ式センサ１２０の検出物体
１０６への照射光量が非常に小さくなるため、ファイバ
式１２０の受光電流のＳＮが悪化し、結果として微妙な
色差の判別ができず、レンズ式センサに較べて性能が悪
化するという問題があった。このため、例えば、工場に
おいて搬送ライン上を移送される検出物体１０６の不良
品検出にこれらのセンサ１０１，１２０が用いられる場
合において、ラインのスペースによりレンズ式センサ１
０１とファイバ式センサ１２０とを使い分けなければな
らないとき、レンズ式センサ１０１で検出できたものが
ファイバ式センサ１２０で検出できなくなるといった問
題があった。また、レンズ式センサ１０１とファイバ式
センサ１２０で回路（アンプ）部の構成を変えなければ
ならないため、部品が大量生産できず、コスト高となる
という問題があった。

【０００５】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、検出物体での反射光又は透過光
より得られた受光信号に基づいて検出物体の有無又は表
面状態を検出する光センサにおいて、使用状況に応じて
ファイバ式、レンズ式と使い分けても同等かつ高い検出
性能を得ることができ、また、ファイバ式、レンズ式と
使い分けても、投・受光の基本光学系を有するセンサ本
体の構成の変更が必要なく、大量生産化と低コスト化を
図ることができる光センサを提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、光を投光する光源と、この光源
による投光の検出物体での反射光又は透過光を受光する
受光部と、この受光部による受光信号に基づいて検出物
体の有無又は表面状態を検出する光センサにおいて、光
源と受光部と光源からの光を集光させるレンズとを有す
るセンサ本体ユニットに、センサ本体ユニットのレンズ
を通して投光された光を検出物体に向けて照射する投光
レンズと、検出物体での反射光又は透過光を前記センサ
本体ユニットの受光部に集光させる受光レンズとを有す
るレンズユニット、又はセンサ本体ユニットのレンズを
通して投光された光を導光しその出射端より投光レンズ
を介して検出物体に向けて照射する投光ファイバと、検
出物体での反射光又は透過光を受光する受光レンズと、
この受光レンズからの光を受光部まで導光する受光ファ
イバとを有するファイバユニットのいずれかのユニット
を取り付ける着脱面を設けたものである。

【０００７】この構成においては、光源や受光部といっ
た投・受光の基本光学系を有するセンサ本体ユニットの
着脱面に対して、レンズユニットとファイバユニットと
が交換自在な構成となっており、また、レンズ・ファイ
バのどちらのユニットを装着する場合においても、セン
サ本体ユニットの部品交換等が一切必要ないので、光セ
ンサの大量生産化、低コスト化を図ることができる。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の光センサにおけるセンサ本体ユニットに取り付け可能
なレンズユニットである。この構成においては、レンズ
ユニットがセンサ本体ユニットに対して取り外し可能な
構成となっているため、ファイバユニット等との交換を
容易に行うことができる。また、このレンズユニットが
装着されるセンサ本体ユニットにおいては、ユニット交
換による部品交換等が一切必要ないので、このセンサ本
体ユニットを備えた光センサの大量生産化、低コスト化
を図ることができる。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
の光センサにおけるセンサ本体ユニットに取り付け可能
なファイバユニットである。この構成においては、ファ
イバユニットがセンサ本体ユニットに対して取り外し可
能な構成となっているため、レンズユニット等との交換
を容易に行うことができる。また、このファイバユニッ
トが装着されるセンサ本体ユニットにおいては、ユニッ
ト交換による部品交換等が一切必要ないので、このセン
サ本体ユニットを備えた光センサの大量生産化、低コス
ト化を図ることができる。

【００１０】また、請求項４の発明は、請求項２におい
て、投光レンズと前記センサ本体ユニットのレンズとの
間の光軸上に、開口を有する絞り部材を備えているもの
であってもよい。この構成においては、絞り部材をレン
ズユニット側に構成することにより、ファイバユニット
を装着した時にファイバユニットのずれにより起こる光
のパワーロスを、絞り部材をファイバユニット側に構成
した場合よりも小さくすることができる。また、ファイ
バユニットの投光ファイバ径の制限をなくすことができ
る。

【００１１】また、請求項５の発明は、請求項２又は請
求項４において、受光レンズとセンサ本体ユニットの受
光部との間に、開口を有する絞り部材又は遮光部材を備
えているものであってもよい。この構成においては、開
口を有する絞り部材又は遮光部材により、検出物体が近
距離にある場合の受光部の受光効率を低減させるので、
レンズユニットのずれによる受光量−検出距離特性のば
らつきを低減させることができる。また、ファイバユニ
ットの受光ファイバ径の制限をなくすことができる。

【００１２】また、請求項６の発明は、請求項２，４，
５のいずれかにおいて、絞り部材又は遮光部材は、レン
ズユニットの投光レンズ又は／及び受光レンズと一体成
形されているものであってもよい。この構成において
は、上記作用に加えて、部品点数の削減を図ることがで
きる。

【００１３】また、請求項７の発明は、請求項２，４，
５，６のいずれかにおいて、レンズユニットの絞り部材
又は遮光部材は、前記レンズユニットの前記センサ本体
ユニットに対する着脱時の位置合わせ部材となるもので
あってもよい。この構成においては、絞り部材又は遮光
部材と受光部の受光面とのずれがなくなり、センサの特
性のばらつきを低減することができる。

【００１４】

【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、透明カバーを前面に備えたセンサケ
ース２内に設けられた投光及び受光の基本光学系を有す
るセンサ本体ユニット３と、このセンサ本体ユニット３
の着脱面３ａに交換自在に装着される長距離検出用のレ
ンズユニット４（図１（ａ））と、小スポット短距離検
出用のファイバユニット５（図１（ｂ））とから構成さ
れる。センサ本体ユニット３は、赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）の互いに異なる波長の光を投光する
３つのＬＥＤ６ａ，６ｂ，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（レンズ）より出射される。また、センサ本
体ユニット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（受光部）を備えている。レンズユニット４
は、センサ本体ユニット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、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とから
なる。一方、ファイバユニット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を有するセンサヘッド１８とからなる。

【００１５】この光センサ１において、ＬＥＤ６ａ，６
ｂ，６ｃや受光素子９といった投・受光の基本光学系を
有するセンサ本体ユニット３の着脱面３ａに対して、レ
ンズユニット４とファイバユニット５とが交換自在な構
成となっており、また、レンズユニット４、ファイバユ
ニット５のどちらのユニットを装着する場合において
も、センサ本体ユニット３は部品交換等が一切必要ない
構成となっている。従って、センサ１の大量生産化と低
コスト化が可能となる。

【００１６】また、絞り部材１０の中心部には開口１０
ａが形成されており、長距離検出用のレンズユニット４
をセンサ本体ユニット３に装着したとき、開口１０ａ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。また、絞り部材１０は、センサ本体ユニット３，レ
ンズユニット４のどちらに構成しても、センサ本体ユニ
ット３に対してレンズ，ファイバユニット４，５がずれ
ると、その照射光にパワーロスを生じる。本実施の形態
に係る光センサ１においては、レンズユニット４側に絞
り部材１０を構成しているので、ファイバユニット５を
装着した時にファイバユニット５のずれにより起こる照
射光のパワーロスを、絞り部材１０をセンサ本体ユニッ
ト３側に構成した場合よりも小さくすることができ、ま
た、ファイバユニット５の投光ファイバ径の制限をなく
すことができる。さらに、ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃと絞
り部材１０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，６
ｃ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している。

【００１７】レンズユニット４は、その受光レンズ１３
とセンサ本体ユニット２の受光素子９との間に、ナイフ
エッジ２０（遮光部材）を備えている。このナイフエッ
ジ２０は検出物体１２が近距離にある場合に受光効率を
低減させるものである。このナイフエッジ２０をレンズ
ユニット４側に構成することにより、レンズユニット４
のずれによる受光量−検出距離特性のばらつきを低減す
ることができる。また、ファイバユニット５の受光ファ
イバ１５の径の制限をなくすことができる。なお、図２
（ａ）に示すように、ナイフエッジ２０は、受光素子９
に入射する光の一部を遮光した状態にあることが望まし
く、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、レンズユニット４
がずれてナイフエッジ２０の端部の位置が移動しても、
受光素子９の受光面がナイフエッジ２０の部分からはみ
出ないような大きさを持つ受光素子９を用いることが望
ましい。

【００１８】また、図３（ａ）に示すように、センサ本
体ユニット３の集光レンズ８は、その焦点位置とレンズ
１１とを合致させており、また、同図（ｂ）に示すよう
に、レンズユニット４に代えてファイバユニット５を装
着したとき前記投光素子６ａからの光が、投光ファイバ
１４の入射端１４ａにおける開口角（θ）と略同等の角
度で合焦するようにしている。これにより、集光レンズ
８からの光を全て投光ファイバ１４に入射させることが
できるので、レンズユニット４を装着した場合も、ファ
イバユニット５を装着した場合も、ほぼ等しい光量の光
を検出物体１２に向けて照射することができる。これに
より、ファイバユニット５を装着した場合においても、
レンズユニット４を装着した場合と同等の高い検出性能
を得ることができる。

【００１９】なお、上述の図１に示した光センサ１にお
いては、ＬＥＤ６ａ，６ｂ，６ｃからの検出信号を処理
し、色判定を行うためのマイクロプロセッサ等の検出回
路（アンプ）が、センサ本体ユニット３には内蔵されて
おらず、外付けとなっているものについて示したが、こ
の検出回路がセンサ本体ユニット３に内蔵されているも
のであっても構わない。

【００２０】（第２の実施形態）図４（ａ）（ｂ）は本
実施形態による光センサのレンズユニット４の受光レン
ズ１３の構成を示す断面図である。この受光レンズ１３
は絞り部材２１又はナイフエッジ２０と一体成形されて
いるものである。これにより、レンズユニット４内の受
光レンズ１３の位置精度の影響がなくなるので、上述の
第１の実施形態の光センサ１と同様に、レンズユニット
４のずれにより起こる受光量−検出距離特性のばらつき
を抑えるとともに、部品点数を削減できるので、コスト
削減を図ることができる。なお、レンズユニット４の投
光レンズ１１が絞り部材１０と一体成形されているもの
であってもよく、この場合においても、部品点数を削減
し、コスト削減を図ることができる。なお、図中のクロ
ス斜線部は、黒塗り加工など、光を通さないように加工
した部位を示す。

【００２１】（第３の実施形態）図５は本実施の形態に
よる光センサのレンズユニット４の受光レンズ１３近傍
の構成を示す断面図である。本実施の形態による光セン
サは、レンズユニット４の受光レンズ１３を絞り部材２
１と一体成形し、この絞り部材２１をレンズユニット４
のセンサ本体ユニット３に対する着脱時の位置合わせ部
材としたものである。上述の第１の実施形態の光センサ
１においては、受光面積の大きい受光素子９を用いるこ
とにより、投光ユニット３に対してレンズユニット４が
ずれ、絞り部材２１の開口２１ａが受光素子９からはみ
出て、センサ特性のばらつきが発生することを防いでい
た。しかし、受光面積の大きな受光素子９は高価であ
り、コスト高の原因となっていた。本実施の形態におい
ては、開口２１ａと受光素子９の受光面がずれないよう
に、絞り部材２１がレンズユニット４とセンサ本体ユニ
ット３の位置合わせを決定するような構成となっている
ので、レンズユニット４のずれが少なくなる。これによ
り、受光面積の大きな受光素子９を用いることなく、セ
ンサの特性のばらつきを抑えることができ、コスト削減
を図ることができる。なお、上述の図５においては、絞
り部材２１がレンズユニット４のセンサ本体ユニット３
に対する着脱時の位置合わせ部材となっているものにつ
いて説明したが、受光レンズ１３と一体成形されたナイ
フエッジ２０がレンズユニット４のセンサ本体ユニット
３に対する着脱時の位置合わせ部材となっているもので
あってもよい。

【００２２】（第４の実施形態）図６は本実施の形態に
よる光センサの構成を示す断面図である。この光センサ
３０は上述の第１の実施形態に示した光センサ１を透過
型としたものであり、投光の基本光学系を有する投光ユ
ニット３１ａと、この投光ユニット３１ａの着脱面に交
換自在に装着される長距離検出用の投光用レンズユニッ
ト３２ａ（図６（ａ））と小スポット短距離検出用の投
光用ファイバユニット３３ａ（図６（ｂ））と、受光の
基本光学系を有する受光ユニット３１ｂと、この受光ユ
ニット３１ｂの着脱面に交換自在に装着される受光用レ
ンズユニット３２ｂ（図６（ａ））と、受光用ファイバ
ユニット３３ｂ（図６（ｂ））とから構成される。光セ
ンサ３０は、投光ユニット３１ａに組み込まれた投光素
子３６から出射されたコリメート光を、投光用レンズユ
ニット３２ａの投光レンズ３７を介して検出物体１２に
向けて出射し、この検出物体１２における透過光を受光
ユニット３１ｂの受光素子３８において受光用レンズユ
ニット３２ｂの受光レンズ３９を介して受光する。この
受光レンズ３９は、上述の第２の実施形態に示した受光
レンズ１３と同様に、開口３９ａを有する絞り部材３９
ｂと一体成形されたものとなっており、この受光レンズ
３９の集光点に開口が配置されている。なお、４０は投
光素子３６が取り付けられた投光回路を、４１は受光素
子３８が取り付けられた処理回路を示している。一方、
短距離検出用としてこの光センサ３０を用いる場合に
は、投光用ファイバユニット３３ａ，受光用ファイバユ
ニット３３ｂを投光ユニット３１ａ，受光ユニット３１
ｂに装着する。投光素子３６より投光された光は投光用
ファイバ４２により導光され、検出物体１２に向けて投
光され、その検出物体１２における透過光は受光用ファ
イバ４３により導光され、受光素子３８において受光さ
れる。なお、投光側又は受光側の一方のみにファイバユ
ニット３３ａ，３３ｂを装着したものであってもよい。

【００２３】次に、この光センサ３０を用いた検出方法
について、図７と図８を参照して説明する。図７（ａ）
のように、検出物体１２が検出領域にない場合には、投
光用レンズユニット３２ａから出射されたコリメート光
のうち、ほとんどの光は受光レンズ３９に受光され、図
８（ａ）に示すように、その集光点に配置された開口３
９ａを通って受光素子３８に受光される。一方、図７
（ｂ）のように、透明ビン等の透明な検出物体１２が検
出領域にある場合には、投光用レンズユニット３２ａか
ら出射されたコリメート光は透明体のレンズ効果でデフ
ォーカスされるので、受光レンズ３９が受ける光は減少
し、また、それらの光を一点に集光させることも困難と
なるので、開口３９ａを通過する光は大きく減少する。
これにより、図８（ｂ）に示すように、受光素子３８の
受光量は大きく減少するので、この受光量変化をとらえ
ることにより、透明ビン等の透明な検出物体１２の有無
検出をより正確に行うことが可能となる。

【００２４】（第５の実施形態）図９は本実施の形態に
よる光センサの構成図である。この光センサ５０におい
て、ランプ５１（光源）からの光はセンサ本体ユニット
３の集光レンズ８を通してθ１の角度で集光される。こ
の光はレンズユニット４の投光レンズ１１により検出物
体１２上で集光されるように、θ２の角度で集光されて
投光される。この反射光のうちθ３の角度の範囲で反射
された光はレンズユニット４の受光レンズ１３で受光さ
れ、さらに、この光はθ４の角度で集光されてカラーセ
ンサ素子５２に受光される。なお、θ５は検出物体１２
への照射光と反射光の光軸のなす角度である。このカラ
ーセンサ素子５２（受光部）は受光信号を赤、緑、青の
成分の信号に分けるものであり、この分けられた各成分
の信号はアンプ５３において増幅される。この信号はＡ
Ｄ変換器５４においてデジタル信号に変換された後にマ
イクロプロセッサ５５において評価値等の演算がなさ
れ、その演算結果は記憶される。次に、検出動作を行
い、これにより得られた受光量の演算結果が、記憶され
た演算結果と等しい場合は同色と判断し、入出力回路５
６よりＯＮ信号を出力する。

【００２５】一方、ファイバユニット５のセンサヘッド
１８の光学系は、レンズユニット４の光学系をそのまま
１／２にスケールダウンしたものとなっている。すなわ
ち、投光レンズ１６、受光レンズ１７の開口角や投受光
の交差角は同角度（θ１〜θ５）となっており、検出距
離ｌ１，基線長等は１／２の長さとなっている。また、
投光ファイバ１４の入射端の開口部の開口角はθ１とな
っており、センサ本体ユニット３の集光レンズ８から照
射された光を全て結合することができる構成となってい
る。このような構成にすることにより、レンズユニット
４をセンサ本体ユニット３に装着した場合と、ファイバ
ユニット５を装着した場合のカラーセンサ素子５２の受
光量の差は、ファイバ１４、１５内の損失分とファイバ
端面におけるフルネル損失分のみとなる。この損失分は
全体の受光量と較べてわずかであるので、レンズユニッ
ト４を装着した場合と、ファイバユニット５を装着した
場合の受光量の差は非常に小さくなる。これにより、受
光信号量とノイズの比（Ｓ／Ｎ比）の差が小さくなるの
で、レンズユニット４を装着した場合と、ファイバユニ
ット５を装着した場合における両者の色差判別能力の差
をなくすことができる。

【００２６】（第６の実施形態）図１０は本実施の形態
による光センサの構成図である。この光センサ６０は、
上述の第５の実施形態に示した色差判別を行う光センサ
５０を、マークの検出を行うセンサとしたものである。
この光センサ６０は、ランプ５１からの光をハーフミラ
ー６１で出射光とサンプル光に分け、サンプル光をサン
プル光用フォトダイオード６２（以下ＰＤと記す）に受
光する。このサンプル光用ＰＤ６２近傍には、サンプル
光を遮るための遮光板６３が、つまみ（図示せず）で遮
光量調整可能なかたちで設置されている。また、計測用
ＰＤ６４とサンプル光用ＰＤ６２の受光量を比較し、計
測用ＰＤ６４の出力が大きい場合に出力回路５６を動作
させる比較回路６５が備えられている。

【００２７】例えば、白地に黒いマークを検出したい場
合、使用者はまず下地に出射光を当て、つまみをサンプ
ル光が大きくなる方向に回し、出力が消える目盛り（ａ
とする）を記憶する。次に、マークに光を当て、つまみ
をサンプル光が小さくなる方向に回し、出力がでる目盛
り（ｂとする）を記憶する。ａとｂの中間につまみの目
盛りを設定すれば、マークを検出したときには出力が消
えるので、マークの検出を行うことができる。従来のマ
ークセンサでは、ファイバユニット５を装着してファイ
バ式とした場合に検出光量が非常に小さくなるので、Ｓ
／Ｎ比が悪化し、レンズユニット４を装着してレンズ式
とした場合には検出できたマークがファイバ式では検出
できなくなるといった問題があったが、本実施の形態に
よる光センサ６０では、レンズユニット４を装着した場
合と、ファイバユニット５を装着した場合の受光量の差
は非常に小さくなるので、上記問題を解決することがで
きる。

【００２８】（第７の実施形態）図１１は本実施の形態
による光センサの構成図である。この光センサ７０は、
上述の第５の実施形態に示した色差判別を行う光センサ
５０を、検出物体１２の光沢の検出を行う光沢センサと
したものである。この光センサ７０は、ランプ５１から
偏光フィルタ７１を介して入射面に垂直な偏光成分（Ｓ
偏光成分）を持つ光を検出物体１２に向けて照射し、こ
の検出物体１２において反射された光を偏向ビームスプ
リッタ７２により、Ｓ偏光成分の光（Ｓ波）と、Ｐ偏光
成分の光（Ｐ波）に分離し、夫々の偏光成分の光をＰＤ
７３，７４において受光し、判定部７５においてＰ波と
Ｓ波の比率を演算する。光沢のない物体であれば、その
拡散反射光にはＰ波とＳ波が同じ割合で混在し、光沢の
強い物体であれば、ほとんどのＳ偏光成分が保存され
る。本実施の形態による光センサ７０では、レンズユニ
ット４を装着した場合と、ファイバユニット５を装着し
た場合の受光量の差が非常に小さくなるので、ファイバ
ユニット５を装着した場合においても、安定して検出物
体１２の光沢を検出することが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光を投光
する光源と、この光源による投光の検出物体での反射光
又は透過光を受光する受光部と、この受光部による受光
信号に基づいて検出物体の有無又は表面状態を検出する
光センサにおいて、光センサを投・受光の基本光学系を
有するセンサ本体ユニットに対して、長距離検出用のレ
ンズユニット、又は短距離検出用のファイバユニットの
いずれかを取り付ける構成とする。これにより、レンズ
ユニットとファイバユニットのどちらを装着する場合に
おいても、センサ本体ユニットの構成を変更する必要が
なくなり、光センサの量産効果が上がり、低コスト化を
図ることができる。

【００３０】また、本発明によれば、レンズユニットを
センサ本体ユニットに取り付け可能な構成とすることに
よって、センサ本体ユニットにレンズユニットとファイ
バユニットのどちらを装着する場合においても、センサ
本体ユニットの構成を変更する必要がなくなり、光セン
サの量産効果が上がり、低コスト化を図ることができ
る。

【００３１】また、本発明によれば、ファイバユニット
をセンサ本体ユニットに取り付け可能なとすることによ
って、このセンサ本体ユニットにレンズユニットとファ
イバユニットのどちらを装着する場合においても、セン
サ本体ユニットの構成を変更する必要がなくなり、光セ
ンサの量産効果が上がり、低コスト化を図ることができ
る。

【００３２】また、本発明によれば、レンズユニット
は、その投光レンズと、センサ本体ユニットの投光レン
ズとの間の光軸上に、開口を有する絞り部材を備えるこ
とによって、ファイバユニットを装着した場合のずれに
よる光源からの光のパワーロスを減少することができ
る。また、ファイバユニットの投光ファイバ径の制限を
なくすことができる。さらに、レンズユニットのずれに
よる光軸のずれを低減することができる。

【００３３】また、本発明によれば、レンズユニット
は、その受光レンズとセンサ本体ユニットの受光部との
間に、開口を有する絞り部材又は遮光部材を備えること
によって、受光部の受光効率を低減させることができる
ので、レンズユニットのずれによる受光量−検出距離特
性のばらつきを低減することができる。また、ファイバ
ユニットの受光ファイバ径の制限をなくすことができ
る。

【００３４】また、本発明によれば、絞り部材又は遮光
部材を、レンズユニットの投光レンズ又は／及び受光レ
ンズと一体成形することによって、上記作用効果に加え
て、部品点数の削減を図ることができる。

【００３５】また、本発明によれば、レンズユニットの
絞り部材又は遮光部材を、前記レンズユニットの前記セ
ンサ本体ユニットに対する着脱時の位置合わせ部材とす
ることによって、絞り部材又は遮光部材と受光部の受光
面とのずれがなくなるので、センサの特性のばらつきを
低減することができる。

【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セン
サにおいて、センサ本体ユニットにレンズユニットを装
着した場合の断面図、（ｂ）は交換自在なファイバユニ
ットの断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は受光素子の受光面とナイ
フエッジとの関係を説明するための図である。

【図３】（ａ）（ｂ）はセンサ本体ユニットの投光レン
ズの焦点角度と投光ファイバの入射端の開口角との関係
を説明するための図である。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態による光セン
サの絞り部材と一体的に構成されたレンズユニットの受
光レンズの構成を示す断面図、（ｂ）はナイフエッジと
一体的に構成されたレンズユニットの受光レンズの構成
を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による光センサのレン
ズユニットの受光レンズ近傍の構成を示す断面図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明の第４の実施形態による光セン
サにおいて、センサ本体ユニットにレンズユニットを装
着された場合の断面図、（ｂ）は交換自在なファイバユ
ニットの断面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態による光センサの検出
方法を説明するための図であり、（ａ）は検出物体が検
出領域に無い場合、（ｂ）は検出物体が有る場合の様子
を示す図である。

【図８】（ａ）は本発明の第４の実施形態による受光レ
ンズと開口との関係を説明するための構成図、（ｂ）は
受光素子の受光量を示す図である。

【図９】（ａ）は本発明の第５の実施形態による色差判
別を行う光センサにおいて、センサ本体ユニットにレン
ズユニットを装着した場合の構成図、（ｂ）は交換自在
なファイバユニットの構成図である。

【図１０】（ａ）は本発明の第６の実施形態によるマー
ク検出を行う光センサにおいて、センサ本体ユニットに
レンズユニットを装着した場合の構成図、（ｂ）は交換
自在なファイバユニットの構成図である。

【図１１】（ａ）は本発明の第７の実施形態による光沢
検出を行う光センサにおいて、センサ本体ユニットにレ
ンズユニットを装着した場合の構成図、（ｂ）は交換自
在なファイバユニットの構成図である。

【図１２】従来のレンズ式センサの構成を示す構成図で
ある。

【図１３】従来のファイバ式センサの構成を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ 光センサ ３ センサ本体ユニット ３ａ 着脱面 ４ レンズユニット ５ ファイバユニット ６ａ，６ｂ，６ｃ ＬＥＤ（光源） ８ 集光レンズ（レンズ） ９ 受光素子（受光部） １０ 絞り部材 １０ａ 開口 １１ 投光レンズ １２ 検出物体 １３ 投光レンズ １４ 投光ファイバ １５ 受光ファイバ １６ 投光レンズ １７ 受光レンズ ２０ ナイフエッジ（遮光部材） ２１ 絞り部材 ２１ａ 開口 ３０ 光センサ ３６ 投光素子（光源） ３７ 投光レンズ ３８ 受光素子（受光部） ３９ 受光レンズ ３９ａ 開口 ３９ｂ 絞り部材 ４２ 投光ファイバ ４３ 受光ファイバ ５０ 光センサ ５１ ランプ（光源） ６０ 光センサ ６４ 計測用ＰＤ（受光部） ７０ 光センサ ７３ ＰＤ（受光部） ７４ ＰＤ（受光部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平７−14361（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−71136（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01J 3/00 - 3/52 G01V 8/10 - 8/26

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を投光する光源と、該光源による投光
   の検出物体での反射光又は透過光を受光する受光部と、
   該受光部による受光信号に基づいて検出物体の有無又は
   表面状態を検出する光センサにおいて、 前記光源と前記受光部と該光源からの光を集光させるレ
   ンズとを有するセンサ本体ユニットに、 前記センサ本体ユニットのレンズを通して投光された光
   を検出物体に向けて照射する投光レンズと、検出物体で
   の反射光又は透過光を前記センサ本体ユニットの受光部
   に集光させる受光レンズとを有するレンズユニット、又
   は前記センサ本体ユニットのレンズを通して投光された
   光を導光しその出射端より投光レンズを介して検出物体
   に向けて照射する投光ファイバと、検出物体での反射光
   又は透過光を受光する受光レンズと、該受光レンズから
   の光を前記受光部まで導光する受光ファイバとを有する
   ファイバユニットのいずれかのユニットを取り付ける着
   脱面を設けたことを特徴とする光センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光センサにおけるセン
   サ本体ユニットに取り付け可能なレンズユニット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光センサにおけるセン
   サ本体ユニットに取り付け可能なファイバユニット。
4. 【請求項４】 前記投光レンズと前記センサ本体ユニッ
   トのレンズとの間の光軸上に、開口を有する絞り部材を
   備えていることを特徴とする請求項２に記載のレンズユ
   ニット。
5. 【請求項５】 前記受光レンズと前記センサ本体ユニッ
   トの受光部との間に、開口を有する絞り部材又は遮光部
   材を備えていることを特徴とする請求項２又は請求項４
   に記載のレンズユニット。
6. 【請求項６】 前記絞り部材又は前記遮光部材は、前記
   レンズユニットの投光レンズ又は／及び受光レンズと一
   体成形されていることを特徴とする請求項２，４，５の
   いずれかに記載のレンズユニット。
7. 【請求項７】 前記レンズユニットの絞り部材又は遮光
   部材は、前記レンズユニットの前記センサ本体ユニット
   に対する着脱時の位置合わせ部材となることを特徴とす
   る請求項２，４，５，６のいずれかに記載のレンズユニ
   ット。