JPH09321335A - 投光装置とそれを用いた光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光素子の発光パワーをモニタして発光量を
制御する投光装置とそれを用いた光学装置であって、温
度変動や経時変化によって発光素子の発光パワーが変わ
ったり波長がずれても、正確な発光のモニタが可能とな
り、温度特性が向上し、また、対象物体に投光し、その
反射光又は透過光を受光し、その受光信号から対象物体
の光学特性、例えば色に関する情報を正確に識別でき
る。 【構成】 それぞれ異なる波長の光を出射する発光素子
１−１，１−２，１−３と、これらから出射された光を
合成して投光する光学部材であるガラス板３ａと、ガラ
ス板３ａへ入射した光の透過光又は反射光をモニタ用に
受光する受光素子４とから構成される。ガラス板３ａ
が、温度、波長によって透過率又は反射率の変化しない
材質で成るので、温度変動等があっても、受光素子４に
よるモニタ受光が誤動作することはなく、発光制御に正
確なフィードバックをかけ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長の光を
合成して対象物体に投光する投光装置及びそれを用いて
対象物体の光学特性に関する情報を出力する光学装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物体に向けて複数の波長の光を投光
する投光装置と、その投光装置による投光の対象物体か
らの透過光又は反射光を受光し、物体の光学特性、例え
ば、色を識別する光学装置がある。この種の投光装置に
おいて、投光量をモニタするための構成として、図３８
に示すような構成が考えられる（未公知）。この投光装
置は、それぞれ発光波長が異なる、例えば、赤、緑、青
の光を発光するＬＥＤなどの発光素子１−１，１−２，
１−３と、ダイクロイックミラー３−１，３−２と、フ
ォトダイオード等で成るモニタ用の受光素子４と、レン
ズ５１を有する。ダイクロイックミラー３−１は、発光
素子１−３による青の波長（λ３）の光を透過し、発光
素子１−２による緑の波長（λ２）の光を反射し、ダイ
クロイックミラー３−２は、青の波長（λ３）の光の大
部分と緑の波長（λ４）の光の大部分を透過し（残りの
光は反射してモニタ用受光素子４で受光される）、赤の
波長（λ１）の光の大部分を反射する（残りの光は透過
してモニタ用受光素子４で受光される）。この構成にお
いて、光パワーをモニタすることにより発光素子の発光
パワーの変動を検知できるので、発光制御にフィードバ
ックをかけることが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の装置において、雰囲気温度が上昇すると、
ＬＥＤなどの発光素子の波長は長くなる方向へシフト
し、また、光パワーが下降する。また、経時変化等によ
っても発光素子の発光パワーは変動する。それに対し
て、光学多層膜であるダイクロイックミラーは、一般的
にその透過率特性が、図３９に示すように、温度が上昇
すると、波長の短い方向へシフトする。つまり、例え
ば、高温時、モニタ用受光素子４の信号のみを観測して
いると、その信号変動量によって、発光素子の発光波長
がずれたのか、発光パワーが下がったのか、ダイクロイ
ックミラー３−２の特性がずれたのかが判断できず、正
確なフィードバック制御をかけることができなくなる。
例えば、高温時に、ダイクロイックミラー３−２はλ２
の光の反射率が上がり、モニタ用受光素子４の信号が増
え、また、λ２の発光素子による発光波長は長い方向へ
ずれるので反射率はさらに上がり、モニタ用受光素子４
の信号は増す。モニタ用受光素子４の信号が増であるの
で、パワーを下げる方向へフィードバックするが、実際
は温度上昇とともに発光素子の発光パワーは小さくなっ
ているので、逆方向のフィードバックがかかることにな
る。

【０００４】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、光源である発光素子の発光パワ
ーをモニタして発光量を制御する投光装置にあって、温
度変動や経時変化によって発光素子の発光パワーが変わ
ったり波長がずれても、誤検知することなく正確な発光
のモニタが可能となり、正しくフィードバック制御を行
うことができ、温度特性の良好な投光装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、上記のような投光装
置を用いて対象物体に投光し、その反射光又は透過光を
受光し、その受光信号から該対象物体の光学特性、例え
ば色に関する情報を、温度変動があって正しく出力する
ことができ、温度特性の良好な光学装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【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、複数の波長の光を合成して投光する投光装
置において、複数の波長の光を出射する複数の光源と、
複数の光源から出射された光を合成して投光する光学部
材と、光学部材へ入射した光の透過光又は反射光の一部
を受光する位置に配置され、光源の一部の光をモニタ用
に受光する受光素子とから構成され、光学部材が、温
度、波長によって透過率又は反射率の変化しない材質で
成るものである。上記構成においては、複数波長の光を
合成して投光する光学部材へ入射した光の透過光又は反
射光の一部が受光素子によりモニタ用に受光される。こ
の光学部材が温度、波長によって透過率又は反射率の変
化しない材質で成るので、温度変動等があっても、受光
素子によるモニタ受光が誤動作することはなく、発光制
御に正確なフィードバックをかけることができる。

【０００６】また、本発明は、複数の波長の光を合成し
て投光する投光装置において、複数の波長の光を出射す
る複数の光源と、複数の光源から出射された光を合成し
て投光する光学部材と、投光の一部の光を受光する位置
に配置され、光源の光量をモニタ用に受光する受光素子
とから構成され、光学部材は、合成された後の光を、物
体等の検出のための投光とモニタ用の光に分離する透明
部材を有し、かつ、この透明部材が、温度、波長によっ
て透過率又は反射率の変化しない材質で成るものであ
る。この構成においては、全ての光源からの光の合成光
を透明部材により物体等の検出のための投光とモニタ用
の光に分離するので、温度変動の影響をより少なくする
ことができる。また、前記透明部材として、投光用レン
ズを用いれば、透明部材を特別に設ける必要がなくな
る。また、本発明は、複数の波長の光を合成して対象物
体へ投光し、その対象物体からの反射光又は透過光を受
光し、その受光信号に基づいて該対象物体の光学特性に
関する情報を出力する光学装置において、複数の波長の
光を出射する複数の光源と、複数の光源から出射された
光を合成する光学部材と、光学部材へ入射した光の透過
光又は反射光を受光する位置に配置され、光源の一部の
光をモニタ用に受光する第１の受光素子と、光学部材に
より合成された光が対象物体へ照射され、該対象物体か
らの反射光又は透過光を受光する第２の受光素子とを備
え、光学部材が、温度、波長によって透過率又は反射率
の変化しない材質で成り、受光波長の違いによる第２の
受光素子の信号の差異と第１の受光素子の信号量とに基
づいて対象物体の光学特性に関する情報を出力するもの
である。上記構成においては、温度変動等があっても、
受光素子によるモニタ受光が誤動作することはなく、発
光制御に正確なフィードバックをかけることができ、対
象物体の光学特性に関する情報を精度良く出力すること
ができる。

【０００７】また、本発明は、複数の波長の光を合成し
て対象物体へ投光し、その対象物体からの反射光又は透
過光を受光し、その受光信号に基づいて該対象物体の光
学特性に関する情報を出力する光学装置において、それ
ぞれ波長の異なる光を出射する第１、第２及び第３の光
源と、第１、第２の光源から出射された光を合成する第
２の光学部材と、この第２の光学部材により合成された
光と第３の光源から出射された光を合成する第１の光学
部材と、第３の光源から出射された光の第１の光学部材
による透過光又は反射光を受光する位置に配置され、そ
の一部の光をモニタ用に受光する第１の受光素子と、第
１の光学部材により合成された光が対象物体へ照射さ
れ、該対象物体からの反射光又は透過光を受光する第２
の受光素子とを備え、第１の光学部材が、温度、波長に
よって透過率又は反射率の変化しない材質で成り、３つ
の光源のうち、第３の光源が最も出射光強度が強いもの
とし、第１の受光素子の信号量に基づいて光源の出射光
量を制御し、第２の受光素子の信号量に基づいて対象物
体の光学特性に関する情報を出力するものである。上記
構成においては、第１の受光素子は第３の光源から出射
された光の第１の光学部材による透過光又は反射光をモ
ニタ受光し、第３の光源が最も出射光強度が強いので、
第１の光学部材として温度、波長によって透過率又は反
射率の変化の少ないガラス板のような反射率の低いもの
を用いても所望の投光パワーを確保することができ、ま
た、温度変動等があっても、正しく発光パワーをモニタ
することができ、ひいては、発光制御に正確なフィード
バックをかけることができ、対象物体の光学特性に関す
る情報を精度良く出力することができる。

【０００８】また、本発明は、複数の波長の光を合成し
て対象物体へ投光し、その対象物体からの反射光又は透
過光を受光し、その受光信号に基づいて該対象物体の光
学特性に関する情報を出力する光学装置において、緑
色、青色及び赤色の光を出射する発光素子から成る第
１、第２及び第３の光源と、第１、第２及び第３の光源
から出射された光を合成し、温度、波長によって透過率
又は反射率の変化しない材質で成る光学部材と、第３の
光源から出射された光の光学部材による透過光又は反射
光を受光する位置に配置され、第３の光源の一部の光を
モニタ用に受光する第１の受光素子と、光学部材により
合成された光が対象物体へ照射され、該対象物体からの
反射光又は透過光を受光する第２の受光素子と、第１の
受光素子の出力に基づいて光源の出射光量を制御する制
御手段と、第２の受光素子の出力に基づいて対象物体の
色を識別する識別手段とを備えたものである。上記構成
においては、温度変動等があっても、受光素子によるモ
ニタ受光が誤動作することはなく、発光制御に正確なフ
ィードバックをかけることができ、対象物体の色を精度
良く識別することができる。また、本発明は、上記の構
成における光学部材が、合成された後の光を、対象物体
への投光とモニタ用の光に分離する透明部材を有してい
るものであってもよく、また、この透明部材が投光用レ
ンズであってもよい。これにより、上記と同様に温度変
動の影響を少なくすることができる。また、本発明は、
上記の構成における透明部材に代えて、スリットが設け
られた金属板を用いてもよい。また、光学部材が、合成
された後の光を集光するレンズと、投光用レンズと、こ
れらレンズ間に配置されたスリット部材とから構成され
ていてもよい。また、合成後の光を集光する集光レンズ
とスリット部材と投光レンズとが一体に構成され、スリ
ット部材による反射光をモニタ用に受光するように構成
されていてもよい。また、透明部材が、該部材を通る投
光軸と受光軸とが一致するように配設されていてもよ
い。上記のようにスリット部材を用いれば、スリット部
材の位置精度の方が光源の位置精度よりも容易に精度を
上げることが可能であるので、検出物体の位置決め検出
性能を上げることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例に
よる投光装置の光学系の構成図である（請求項１対
応）。投光装置は、赤色ＬＥＤで成る発光素子１−１
と、緑色ＬＥＤで成る発光素子１−２と、青色ＬＥＤで
成る発光素子１−３とを有し、緑色及び青色の発光素子
１−２，１−３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３−１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赤色発光素子１−
１からの光の光軸を、もう一つの光学部材であるガラス
板３ａの透過・反射により合成して同じ方向へ投光レン
ズ５１を介して対象物体に向けて投光する。また、赤色
発光素子１−１から出射された光のガラス板３ａを透過
した光を受光する位置にフォトダイオード（ＰＤ）等の
モニタ用受光素子４が配置されている。ダイクロイック
ミラー３−１は、図２に示すような、緑色発光素子１−
２の波長域の光を透過し、青色発光素子１−３の波長域
の光を反射させる特性を有するものを用いる。各発光素
子の波長域は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のそれぞ
れのピーク波長が６８０ｎｍ，５６５ｎｍ，４５０ｎｍ
程度のものを用いることができる。

【００１０】ガラス板３ａの透過率・反射率の特性例を
図３に示す。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長にかかわらず、
約１０％の光が反射し（片面では５％）、約９０％の光
が透過する。従って、図１に示した光学系において、
Ｇ，Ｂの光の約１０％はガラス板３ａを反射してモニタ
用受光素子４に入り、残りの約９０％の光はガラス板３
ａを透過して投光される。また、Ｒの光のうち、約９０
％の光はガラス板３ａを透過して、モニタ用受光素子４
に入り、残りの約１０％の光はガラス板３ａを反射して
投光される。 緑色や青色に比べて赤色の発光素子は、
発光パワーの大きなものが存在するため、それを用いれ
ば投光パワーの赤色成分は十分に得られる。

【００１１】上記のように構成することにより、各発光
素子の発光パワーをモニタすることができるため、温度
変化、経時変化等で、各発光素子の発光パワーが変動し
ても、モニタ出力に基づいて変動量を補正することが可
能な投光モジュールを得ることができる。１枚のダイク
ロイックミラー３−１とガラス板３ａを用いることによ
り、ガラス板の透過率の温度による変動がダイクロイッ
クミラーのそれに比べて十分に小さいので、２枚のダイ
クロイックミラーを用いる場合に比して、より安定な光
パワーモニタが実現できる。

【００１２】図４は、上記装置で用いられたガラス板３
ａの具体構成例を示す。ガラス板３ａの片面は、反射防
止膜をコーティングする。反射防止膜をコーティングし
ないと、ガラス板の表面での反射は図４に示す（１）の
光路となり、裏面での反射は（２）の光路となる。２つ
の光路の光は投光レンズを介して、対象物体上で集光さ
れた時、２つのスポットとして集光される。つまり、
（１）の光は緑，青の光と同じ位置に集光されるが、
（２）の光はずれた所に集光されるため、３光源が均一
に混ざった小スポットを得ることが困難になる。コーテ
ィングをすることにより、（２）の光路の光はなくなり
（モニタ用受光素子４へ入射する）、３光源が均一に混
ざったスポットを得ることができる。また、反射防止膜
は、ダイクロイック膜に比べて、層膜も少なく一般的に
温度特性に優れているので、温度による透過率、反射率
の変動は問題にならない。赤の光はコーティング無しの
ガラス面で反射しているが、この面に金属膜をコーディ
ングすることで、赤の反射率を上げることができる。一
般的に、金属膜はダイクロイツクミラー膜に比べて温度
特性に優れている。

【００１３】また、ガラス板３ａの代替え構成として、
平行平板以外の形状をとることにより、投光レンズへの
光路を１つにすることができる。図５は、３角柱を貼り
合わせたキューブ状構造の例を示す。材料に関しては、
ガラスのみならず透明プラスチック等でも同じ効果を得
ることができる。

【００１４】図６は、図１に示したような投光装置にお
けるモニタ用受光素子４の出力に基づいて発光パワーの
変動量をフィードバック制御するための電気回路ブロッ
クを示す。本回路は、モニタ用受光素子４の出力に対応
して、発光素子１−１（赤），１−２（緑），１−３
（青）を駆動するものである。同図に示すように、本実
施例においては、モニタ用受光素子４の出力が電流電圧
（Ｉ／Ｖ）変換器１２で電流電圧変換された後、サンプ
ルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１３−１，１３−２，１３−
２（Ｒ，Ｇ，Ｂ、以下この略符号を用いる）に入力され
るようになっている。サンプルホールド回路Ｒ，Ｇ，Ｂ
より出力された信号は、比較回路１４−１，１４−２，
１４−３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に入力され、それぞれ所定の基
準電圧ＶR，ＶG ，ＶB と比較される。比較回路Ｒ，
Ｇ，Ｂの出力は、駆動回路１１−１，１１−２，１１−
３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に入力される。駆動回路Ｒ，Ｇ，Ｂ
は、それぞれ比較回路Ｒ，Ｇ，Ｂより入力された信号に
対応して、発光素子１−１，１−２，１−３（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）を駆動するように構成されている。また、発振回路
１５は、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂを時分割（異なるタイミン
グ）で駆動するようにパルスを発生し、それぞれサンプ
ルホールド回路Ｒ，Ｇ，Ｂと駆動回路Ｒ，Ｇ，Ｂに供給
している。

【００１５】次に、上述の図６の回路ブロックの動作を
説明する。発振回路１５は、最初に駆動回路Ｒを制御
し、発光素子１−１を駆動させる。これにより、発光素
子１−１より赤色の光が発生される。この光の一部は、
前述したようにモニタ用受光素子４に入射し、一部は投
光レンズ５１を介して対象物体へ投光される。モニタ用
受光素子４は、入力された赤の光に対応する電流を発生
する。この電流は、電流電圧変換回路１２により電圧に
変換され、サンプルホールド回路Ｒ，Ｇ，Ｂに入力され
る。しかしながら、発振回路１５は、発光素子１−１に
対応するサンプルホールド回路Ｒにのみパルスを供給す
るので（サンプルホールド回路Ｇ，Ｂにはパルスを供給
しないので）、サンプルホールド回路Ｒにのみ電流電圧
変換回路１２の出力がサンプルホールドされる。このサ
ンプルホールド回路Ｒに供給されるパルスは、駆動回路
Ｒに供給されるパルスと同一のパルスであるから、サン
プルホールド回路Ｒは、発光素子１−１が発生した赤の
光の光量（強度）をサンプリングすることになる。比較
回路Ｒは、サンプルホールド回路Ｒの出力を、予め設定
されている基準電圧ＶR と比較する。そして、比較回路
Ｒは、サンプルホールド回路Ｒの出力と基準電圧ＶR と
の差に対応する信号を、駆動回路Ｒに出力する。駆動回
路Ｒは、比較回路Ｒより供給される誤差信号に対応して
発光素子１−１を定電流駆動する。

【００１６】以上のようにして、発光素子１−１の出力
する光の光量（強度）が基準電圧ＶR で規定する一定の
値となるようにサーボがかかり、発光素子１−１の出力
する光の光量は、温度や経年変化にかかわらず、常に一
定となる。このように複数の光源からの光パワーを常に
一定に保つことは、それぞれの光源における対象物体か
らの反射光又は透過光の比を検出するセンサの投光部と
して適している。各光源が独立にパワー変動した時に
は、比が変化したと認識して誤検出の基になるので、各
光源の光パワーが一定でなければならない。

【００１７】図７は、本発明の光学装置の実施例である
色識別装置（カラーセンサ）の光学系の構成を示してい
る（請求項４，５対応）。この実施例においては、緑色
ＬＥＤで成る発光素子１−２が発生した緑の光と、青色
ＬＥＤで成る発光素子１−３が発生した青の光が、ダイ
クロイックミラー３−１で合成され、ガラス板３ａに入
射されている。ガラス板３ａは、この合成光を赤色ＬＥ
Ｄで成る発光素子１−１が発生した赤の光と合成し、そ
の合成した光の一部を投光レンズ５１に出射し、残りの
一部をモニタ用受光素子４に向けて出射する。投光レン
ズ５１は、合成された光を検出物体５３に照射するよう
になされている。検出物体５３で反射された光は、受光
レンズ６１で集光され、信号用受光素子６２で受光され
るようになっている。なお、５は各素子が取り付けられ
た回路基板である。

【００１８】図８は、図７に示した光学系を有する色識
別装置の電気回路ブロックを示している（請求項６対
応）。この実施例における投光部の回路は、図６に示し
た場合と同様に構成されている。すなわち、モニタ用受
光素子４の出力が電流電圧変換回路１２で電流電圧変換
された後、サンプルホールド回路１３−１乃至１３−３
に供給されている。そして、サンプルホールド回路１３
−１乃至１３−３の出力が、比較回路１４−１乃至１４
−３に供給され、基準電圧ＶR ，ＶG ，ＶB と比較され
る。そして、駆動回路１１−１乃至１１−３は、比較回
路１４−１乃至１４−３の出力に対応して、発光素子１
−１乃至１−３を駆動するようになされている。発振回
路１５は、駆動回路１１−１乃至１１−３と、サンプル
ホールド回路１３−１乃至１３−３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いる。

【００１９】また、受光部の信号用受光素子６２の出力
は、電流電圧変換回路７１で電流電圧変換された後、サ
ンプルホールド回路７２−１乃至７２−３に供給され、
サンプルホールドされるようになされている。サンプル
ホールド回路７２−１乃至７２−３には、駆動回路１１
−１乃至１１−３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。色識別回路８
１は、サンプルホールド回路７２−１乃至７２−３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
ようになされている。

【００２０】次に、上記実施例の動作について説明す
る。図６に示した実施例における場合と同様に、発振回
路１５は、発光素子１−１乃至１−３を時分割で駆動す
るパルスを発生する。その結果、図４を参照して説明し
た場合と同様に、駆動回路１１−１乃至１１−３が順
次、発光素子１−１乃至１−３を基準電圧ＶR ，ＶG ，
ＶB で規定する一定の光量の光を発生するように制御動
作が行われる。一方、発光素子１−１が赤の光を発生し
ているとき、サンプルホールド回路７２−１にサンプリ
ングパルスが供給される。このため、サンプルホールド
回路７２−１は、電流電圧変換回路７１を介して、信号
用受光素子６２が受光する赤の光に対応する信号の入力
を受け、その値をサンプルホールドする。同様に、サン
プルホールド回路７２−２と７２−３が、それぞれ発光
素子１−２が緑の光を発生しているときにおける信号用
受光素子６２の出力と、発光素子１−３が青の光を発生
しているときにおける信号用受光素子６２の出力を、そ
れぞれサンプルホールドする。色識別回路８１は、サン
プルホールド回路７２−１乃至７２−３の保持するＲ，
Ｇ，Ｂの各値のレベルから検出物体５３の色を次のよう
にして識別する。

【００２１】すなわち、色識別回路８１は、最初にサン
プルホールド回路７２−１乃至７２−３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）Ｒ
１（＝Ｒ／Ｔ），Ｇ１（＝Ｇ／Ｔ），Ｂ（＝Ｂ／Ｔ）を
演算する。さらに、色識別回路８１は、図９に示すフロ
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１０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Ｒ１，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。

【００２２】ステップＳ１では、Ｒ１が４０より大きい
か否かを判定し、大きければ、ステップＳ２に進み、Ｇ
１が２９より大きいか否かを判定する。Ｇ１が２９より
大きいとき、橙と判定し、２９以下であるとき、赤と判
定する。Ｒ１が４０以下であるとき、ステップＳ３に進
み、Ｒ１が３３より大きいか否かを判定する。Ｒ１が３
３より大きいとき、ステップＳ４に進み、Ｇ１が３８よ
り大きいか否かを判定する。Ｇ１が３８より大きいと
き、黄色と判定し、Ｇ１が３８以下であるとき、ステッ
プＳ５に進み、Ｔが７より大きいか否かを判定する。Ｔ
が７より大きいとき、ピンクと判定し、７以下であると
き茶色を判定する。

【００２３】Ｒ１が３３以下であるとき、ステップ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より大きいとき、ステップＳ７に進み、
Ｂ１が２９以下であるとき、ステップ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
きいとき、黄と判定し、３０以下であるとき黄緑と判定
する。Ｇ１が４１．５以下であるとき、ステップＳ９に
進み、Ｂ１が３７．５より大きいか否かを判定する。Ｂ
１が３７．５より大きいとき、ステップＳ１０に進み、
Ｇ１が３８より大きいか否かを判定する。Ｇ１が３８よ
り大きいとき、青と判定し、Ｇ１が３８以下であると
き、ステップＳ１１に進み、Ｒ１が２５より大きいか否
かを判定する。Ｒ１が２５より大きいとき、紫と判定
し、２５以下であるとき紺と判定する。Ｂ１が３７．５
以下であるとき、ステップＳ１２に進み、Ｔが５より大
きいか否かを判定する。Ｔが５より大きいとき、白と判
定し、５以下であるとき、黒と判定する。

【００２４】このように発光パワーをモニタすること
で、その出力を一定にフィードバック制御できるので、
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。

【００２５】図１１は、色識別装置の光学系の他の構成
例を示している（請求項５対応）。この実施例において
は、光源装置５０の構成は、基本的に図６に示した場合
と同様であるが、投光レンズ５１で集束された光が、光
ファイバ９１を介して、検出物体５３に照射されるよう
になされている。そして、検出物体５３で反射された光
が、光ファイバ９２により、信号用受光素子６２に案内
されるようになされている。その他の構成は、図６にお
ける場合と同様である。この場合における色識別装置の
電気的構成は、図８に示した場合と同様となる。

【００２６】図１２は、光学装置の他の実施例による電
気回路ブロックであり、検出物体の識別処理のためにＣ
ＰＵを用いた例を示す。モニタ用受光素子４の各色のサ
ンプルホールド値と信号用受光素子６２からの各色のサ
ンプルホールド値がＣＰＵ９０に入力されている。発光
素子１−１，１−２，１−３は時分割にて駆動される。
ＣＰＵ９０は次のような処理を行う。いま、例えば、赤
のモニタ用受光素子４の出力（サンプルホールド後）を
Ｖｍ、信号用受光素子６２の出力（サンプルホールド
後）をＶｓし、基準電圧をＶｒすれば、ＣＰＵ９０は、
Ｖｓ×Ｖｒ／Ｖｍを計算し、その値を用いて、上述の色
識別回路８１（図８）と同じ処理計算を行うことによ
り、比較回路の代替ができる。本実施例によれば、回路
の構成に左右されることなく、より精度の良い補正が可
能となる。

【００２７】図１３は、光学装置の実施例である透過型
カラーセンサの構成を示す（請求項１対応）。この実施
例においては、投光部は図１と同等の構成を有し、受光
部は検出物体５３を透過した光を受光するように配置さ
れている。この実施例によれば、検出物体５３が透明又
は半透明のものの場合に、その色やマークを透過型で検
出することができる。

【００２８】図１４は、上記図１３の実施例の投光部つ
まり光源の変形例を示す（請求項１対応）。この例で
は、光源の複数波長のうちの青と緑の２色を出射するＬ
ＥＤチップを１パッケージに納めた発光素子１−４と、
赤色発光素子１−１を用い、光の合成にはガラス板３ａ
を用いる。

【００２９】図１５は、投光装置の他の実施例構成を示
し、モニタ用受光素子４の配置位置に工夫を施したもの
である（請求項１対応）。前述の図１の光学系において
は、モニタ用受光素子４へ入射する光パワーに関して、
赤色発光素子１−１が入射するパワーは、青、緑が入射
するパワーに対して極めて大きくなる。その理由は、赤
色発光素子１−１は一般に発光強度が高く、その上、ガ
ラス板３ａの透過率が約９０％であって、緑、青のガラ
ス板３ａの反射率が約１０％であるのに比べて大幅に大
きい。このようなレベルの相違に対処するには、回路の
ダイナミックレンジを広げることも考えられるが、図１
５に示すようなモニタ用受光素子４の光学配置を採用す
ることで改善することができる。すなわち、モニタ用受
光素子４を、赤色発光素子１−１から見てガラス板３ａ
の背面に、赤色発光素子１−１の透過光の入射角θがで
きるだけ大きくなる領域に配置する。ガラス板３ａの特
性は入射角θが大きくなるにともない、反射率が大きく
なり、透過率は小さくなる。このため、図１５に示すよ
うな配置を採用することで、入射角θが大きくなり、透
過光が低減され、他の発光素子との光パワーの差を幾分
改善できる。

【００３０】図１６は、投光装置のさらに他の実施例を
示す（請求項２対応）。この実施例では、投光用に２枚
のダイクロイックミラー３−１，３−２とガラス板３ａ
を用いている。ダイクロイックミラー３−１は赤色光を
透過し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー３−
２は赤色光及び緑色光を透過し、青色光を反射する。こ
の構成においては、赤，緑，青色の各発光素子１−１，
１−２，１−３からモニタ用受光素子４へ入射する光パ
ワーは、ほぼ一定となる。また、ガラス板３ａに金属膜
のコーティングを施し、任意のモニタ量を得ることも可
能である。

【００３１】図１７は、上述したような投光装置を応用
したマークセンサの実施例構成を示している（請求項４
対応）。このマークセンサは、光源装置５０と受光装置
６０から成り、光源装置５０の発光素子１−１が発生し
た波長λ１の光（例えば赤の光）と、発光素子１−２が
発生した波長λ２の光（例えば青の光）が、ガラス板３
ａにより発散光のまま合成され、その一部の光が投光レ
ンズ５１で検出物体５３（例えば白の物体）に照射され
る。また、一部はモニタ用受光素子４へ入射される。こ
の検出物体５３には、マーク５２（例えば黄色のマー
ク）が添付され、又は印刷されている。検出物体５３
（又はマーク５２）で反射された光は、受光装置６０の
受光レンズ６１で集光され、信号用受光素子６２で受光
されるようになっている。

【００３２】図１８は、図１７に示したマークセンサの
電気回路例を示している。同図に示すように、モニタ用
受光素子４の出力が、電流電圧変換回路１２で電流電圧
変換された後、サンプルホールド回路１３−１，１３−
２に入力され、サンプルホールドされる。そして、サン
プルホールド回路１３−１，１３−２でサンプルホール
ドされた信号は、比較回路１４−１，１４−２に入力さ
れ、基準電圧Ｖ１，Ｖ２と比較される。比較回路１４−
１，１４−２より出力された信号は、駆動回路１１−
１，１１−２に供給され、駆動回路１１−１，１１−２
は、それぞれ入力された信号に対応して、発光素子１−
１，１−２を駆動するようになされている。発振回路１
５は、発光素子１−１，１−２を時分割駆動するよう
に、駆動回路１１−１とサンプルホールド回路１３−
１、並びに駆動回路１１−２とサンプルホールド回路１
３−２に、それぞれパルスを供給する。一方、信号用受
光素子６２の出力は、電流電圧変換回路７１により電流
電圧変換された後、サンプルホールド回路７１−１，７
２−２に供給される。そして、サンプルホールド回路７
２−１，７２−２の出力が、割算回路７３に入力され、
割算される。比較回路７４は、割算回路７３の出力を、
予め設定されている基準値と比較し、その比較結果をマ
ーク５２の識別信号として出力する。サンプルホールド
回路７２−１，７２−２には、それぞれ駆動回路１１−
１，１１−２に供給するパルスと同一のパルスが供給さ
れている。

【００３３】次に、その動作について説明する。発振回
路１５は、最初に駆動回路１１−１とサンプルホールド
回路１３−１を駆動する。駆動回路１１−１は、発振回
路１５よりパルスが供給されたとき、発光素子１−１を
駆動し、波長λ１の青の光を発生する。この光は、その
９０％が光学部材であるガラス板３ａを透過し、投光レ
ンズ５１で集束され、検出物体５３に照射される。一
方、発光素子１−１が発生した光のうち、その１０％は
ガラス板３ａで反射され、モニタ用受光素子４で受光さ
れる。モニタ用受光素子４は、入射された光の光量に対
応する電流を出力する。この電流は、電流電圧変換回路
１２で電圧に変換された後、サンプルホールド回路１３
−１，１３−２に供給される。このときサンプルホール
ド回路１３−２には、発振回路１５からパルスが供給さ
れておらず、サンプルホールド回路１３−１にのみ供給
されているため、電流電圧変換回路１２の出力は、サン
プルホールド回路１３−１にのみサンプルホールドされ
る。

【００３４】比較回路１４−１は、サンプルホールド回
路１３−１でサンプルホールドされた電圧と、基準電圧
Ｖ１との差を演算し、その誤差信号を駆動回路１１−１
に出力する。駆動回路１１−１は、この誤差信号に対応
して発光素子１−１を駆動する。これにより発光素子１
−１の発生する光の光量（強度）は、基準電圧Ｖ１で設
定する一定値に制御される。その後、発振回路１５は、
発光素子１−２を駆動するために、駆動回路１１−２と
サンプルホールド回路１３−２にパルスを出力する。駆
動回路１１−２は、パルスが入力されたとき、発光素子
１−２を駆動し、波長λ２の赤の光を発生させる。この
光は、ガラス板３ａで反射された後、投光レンズ５１に
より集束され、検出物体５３に照射される。また、その
うちの９０％の光はガラス板３ａを透過し、モニタ用受
光素子４で受光される。

【００３５】モニタ用受光素子４は、入射された光に対
応する電流を出力し、その電流は、電流電圧変換回路１
２で電圧に変換される。そして、電流電圧変換回路１２
の出力は、サンプルホールド回路１３−２でサンプルホ
ールドされ、比較回路１４−２で基準電圧Ｖ２との誤差
信号が生成される。駆動回路１１−２は、この誤差信号
に対応して、発光素子１−２を駆動する。これにより、
発光素子１−２が出力する光の光量（強度）は、基準電
圧Ｖ２で設定する一定値に制御される。

【００３６】一方、発光素子１−１が波長λ１の光を発
生したとき、この光は検出物体５３で反射され、受光レ
ンズ６１で集束され、信号用受光素子６２で受光され
る。信号用受光素子６２は、入力された信号に対応する
電流を出力する。この電流は、電流電圧変換回路７１で
電圧に変換された後、サンプルホールド回路７２−１，
７２−２に供給される。発光素子１−１が光を発生した
とき、サンプルホールド回路７２−２には、サンプリン
グパルスが供給されておらず、サンプルホールド回路７
２−１にのみサンプリングパルスが供給されているた
め、電流電圧変換回路７１の出力は、サンプルホールド
回路７２−１によりサンプルホールドされる。すなわ
ち、サンプルホールド回路７２−１は、波長λ１の青の
光の反射光量に対応する値を保持することになる。

【００３７】同様に、発光素子１−２が、波長λ２の赤
の光を発生したとき、検出物体５３からの反射光が信号
用受光素子６２で受光される。そして、その出力がサン
プルホールド回路７２−２でサンプルホールドされる。
すなわち、このサンプルホールド回路７２−２には、波
長λ２の赤の反射光の光量に対応する値が保持されるこ
とになる。

【００３８】図１９は、検出物体５３の色と、その反射
率の関係を表している。同図に示すように、検出物体５
３が白である場合、波長λ１（青）の光も、波長λ２
（赤）の光も、ほぼ同一の約９５％の高い反射率とな
る。すなわち、サンプルホールド回路７２−１，７２−
２でサンプルホールドした値は、ほぼ同一の値となる。
これに対して、検出物体５３が黄色である場合（黄色の
マーク５２で反射された光が、信号用受光素子６２で受
光された場合）、波長λ２（赤）の光は、その約８４％
が反射され、波長λ１（青）の光は、その約４％だけが
反射される。従って、サンプルホールド回路７２−１の
保持している値より、サンプルホールド回路７２−２で
保持している値の方が小さくなる。

【００３９】割算回路７３は、例えばサンプルホールド
回路７２−１の出力で、サンプルホールド回路７２−２
の出力を割算する。上述したように、信号用受光素子６
２が検出物体５３で反射された光（白色で反射された
光）を受光しているとき、割算結果は、ほぼ１となる。
これに対して、黄色のマーク５２からの反射光を受光し
ているとき、割算回路７３の割算結果は、１より充分小
さい値（例えば０．０５）となる。比較回路７４に供給
されている基準値は、この割算回路７３の割算結果の値
１と、１より充分小さい値との中間の値に設定されてい
る。従って、例えば、割算回路７３の出力が１に近いと
き、基準値の方が小さく、比較回路７４は、例えば高レ
ベルの信号を出力する。これに対して、割算回路７３の
出力が１より充分小さい値であるとき、基準値の方が大
きな値となり、比較回路７４は低レベルの信号を出力す
る。従って、比較回路７４の論理からマーク５２の有無
（反射率分布の変化）を識別することができる。

【００４０】図２０は他の実施例による投光装置の構成
図である（請求項１対応）。この投光装置は、光学系と
しては図１と基本的には同等であり、同部材には同番号
を付している。各部品は装置のボディ９３に固定され、
各発光素子１−１，１−２，１−３の前方にはボディ９
３と一体にスリット９４が設けられ、発光素子の光はス
リット９４を通して出射されるようになっている。この
構成により、発光素子の配置ずれや発光パターンに違い
があっても、対象物体上での光スポットがずれないよう
にしている。その様子を図２１に示す。同図（ａ）はス
リットがない場合で、この場合、発光素子１の配置がず
れると、スポットがずれ、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色でずれ方が
異なるので、３つのスポットがずれる。それに対して、
同図（ｂ）はスリット９４を有している場合で、この場
合は、出射光が制限されるため、スポットの位置は変わ
らない。通常、発光素子の位置精度よりスリットの位置
精度の方が良いので、発光素子の３つのスポットをほぼ
重ねることが可能となり、物体の位置決め検出精度が向
上する。図２２はスリットの大きさについて説明する図
であり、Ｒの発光素子の前面のスリット９４をＧ，Ｂの
発光素子の前面のスリット９４よりも小さくし、ガラス
板３ａの両面でのＲの発光素子によるスポット＋の
大きさがＧ，Ｂのスポットの大きさに等しくなるように
する。この構成によりセンサの位置決め検出性能が向上
する。

【００４１】図２３（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例に
よる投光装置の構成を示す断面図である（請求項２，３
対応）。この投光装置は、上述の図１６と同様、全ての
発光素子からの光の合成後の光を、対象物体の検出用の
投光と発光素子（光源）の光量をモニタするためのモニ
タ光とに分離する透明部材を持つ例であり、図１６と異
なる点は、透明部材であるガラス板を省き、光学部材で
ある投光レンズ５１の表面反射光を受光するようにモニ
タ用受光素子４を配置した点である。この構成により、
投光レンズ５１に透明部材の機能を兼ねさせることかで
き、特別に透明部材を設ける必要がなくなり、部品点数
の削減が図れ、コスト低減が可能である。また、この実
施例では、モニタ光を、温度や波長によって透過率や反
射率の変化しないガラスと同等の材質でなる投光レンズ
５１の反射により得るようにしているので、緑色発光素
子１−２と青色発光素子１−３からの光のダイクロイッ
クミラー（ＤＣＭ）３−１による合成後の赤色発光素子
１−１との合成に、ガラス板でなく、ダイクロイックミ
ラー３−２を使用できる。

【００４２】図２４（ａ）（ｂ）は投光装置と受光装置
とを組み合わせたカラーセンサ（光学装置）の他の実施
例による構成図である（請求項７，１０対応）。センサ
は、センサケース９３ａ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９３ｂと、この本体ボデ
ィ９３ｂ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９５と、小スポット短距離検出用のファイ
バアタッチメント９７とから構成される。本体ボディ９
３ｂは、図２０に示した投光装置と同等の構成に加え
て、フォトダイオード等でなる検出信号用の受光素子６
２を備えている。投光アタッチメント９５は、本体ボデ
ィ９３ｂの集光レンズ５１−１に対面するスリット部材
９６と投光レンズ５１−２、及び検出物体５３からの反
射光を受光素子６２に集光させる受光レンズ６１とを備
えている。ファイバアタッチメント９７は、投光ファイ
バ９１と受光ファイバ９２、及び投光レンズ５１と受光
レンズ５２を有したセンサヘッド９８とからなる。長距
離検出用の投光アタッチメント９５を本体ボディ９３ｂ
に装着した時には、３つのスポットずれが検出物体５３
の位置決め検出性能を落とすことになるので、投光用の
２枚のレンズ５１−１，５１−２の間にスリット部材９
６が設けられ、これにより３つのスポットずれを無くし
ている。ファイバアタッチメント９７を装着した時に
は、本体ボディ９３ｂ側から出射し、投光ファイバ９１
に集光する光については、各光源からの光のずれをスリ
ット等を用いて制限する必要はないので、発光素子の前
面にスリットは無くてよい。

【００４３】また、ファイバアタッチメント９７が装着
される構成でない場合、すなわち、図２４（ａ）を一体
型で構成する場合、モニタ用受光素子４はスリット部材
９６からの反射光を受光するように配置してもよい。図
２５（ａ）（ｂ）にその構成を示す（請求項９，１１対
応）。この構成では、ガラス板３ａ（図２４）をダイク
ロイックミラーに変えることが可能であるので、赤色発
光素子の投光パワーを大きくすることが可能となる。ス
リット部材９６としては、例えば、金属板に穴を開けた
ものや、図２５（ｃ）に示すように、ガラス板９６ａに
中心部を除いて反射膜を設けたものを用いることができ
る。

【００４４】図２６は、図２４（ａ）の変形例を示す
（請求項８，１０対応）。この例では、モニタ用受光素
子４が、各発光素子からの光の合成光が入射される集光
レンズ５１−１の表面による反射光を受光する位置に配
置されており、その結果、ガラス板３ａ（図２４）に代
えてダイクロイックミラー（ＤＣＭ）３−２を用いるこ
とが可能となる。モニタ用受光素子４は、本体ボディ９
３ｂに設けた開口に外側から臨むようにして取り付けら
れる。Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子（ＬＥＤ）１−１，１−
２，１−３の配置も図２４とは変えている。また、投光
アタッチメント９５の壁自体でスリット部材９６を構成
している。この構成により、スリットの位置決め精度の
向上が容易に行える。

【００４５】図２７（ａ）（ｂ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光を
全て合成した後にガラス板により検出用の投光とモニタ
用の光とに分ける場合の他の例を示す（請求項２対
応）。この例では、ダイクロイックミラーの変わりに光
ファイバ（バンドルファイバ９７、ファイバカプラ９
８）を用いて複数の光を合成した後にガラス板３ａを用
いて光を分岐する。なお、請求項で言う光源には、光フ
ァイバの先端の光照射部をも含むものである。また、図
２８（ａ）（ｂ）は、さらに他の実施例を示す（請求項
１２対応）。同図（ｂ）に示すように、分岐用のガラス
板をハーフミラー３ｂに代えると、投光軸と同じ軸でも
って、検出物体５３からの反射光を信号用の受光素子６
２へ導くことで、投光軸と受光軸とを一致させることが
可能となり、センサの小形化が図れる。また、ハーフミ
ラーの代わりに、透明部材３ａに金属等の反射膜３ｃを
蒸着させたものでもよい。

【００４６】以上に示した実施例はいずれもモニタ用受
光素子に光を導く光学部材は、ガラスや金属といった温
度によってその透過又は反射特性が変化しないものを用
いていることにより、温度変動に対する投光パワーの補
正を可能としているものであるが、例えば上述した図２
０に示した構成の場合、ガラス板３ａを用いるよりも本
来は、ダイクロイックミラー（ＤＣＭ）を用いた方が光
利用効率は高い。そこで、ダイクロイックミラーを用い
て、必ずしも十分ではないが、ある程度の温度補償が可
能な構成を以下に説明する。

【００４７】図２９（ａ）（ｂ）はその投光用の光学系
及びＬＥＤの発光パワーとＤＣＭの反射率を示す。この
例では、モニタ用ＰＤ４により、ＢとＧのＬＥＤには光
学的なフィードバックをかけるのに対して、ＲのＬＥＤ
には光学的なフィードバックをかけない。ここに、モニ
タ用ＰＤ４に光を導くＤＣＭの波長変動により反射率の
変化を起こすＬＥＤ（ここではＲ）については、光学的
なフィードバックをかけない。この時、他のＧ，ＢのＬ
ＥＤについては、投光パワーが一定となるようにフィー
ドバックが可能となる。図３０はこの場合の信号系回路
図であり、ＲのＬＥＤについては、同図に示したような
感温素子でなる駆動回路調整抵抗を用いた電気的な投光
電流の補正を行うことで、温度補正を行うことができ
る。なお、図３０において図６と同部材には同番号を付
している。

【００４８】図３１（ａ）はさらに他の実施例による信
号系回路図である。投光光学系は図２９（ａ）と同じで
ある。モニタ用ＰＤ４に光を導くＤＣＭの波長変動によ
り、反射率の変化を起こすＬＥＤについては、感温抵抗
を用いた電気的な投光電流の補正を行うことで、ＬＥＤ
の温度特性について補正し、ＤＣＭの温度特性の影響に
ついては、モニタ用ＰＤ４の受光量変動量により補正を
行う。ＣＰＵ９０による処理は次の通りである。いま、
ＬＥＤの発光パワーをＰ０とした時、投光量は、図３１
（ｂ）に示すように、Ｐ０（１−ｒ）となる。ここで、
温度変化により、ＤＣＭの反射率がｒからαｒになった
とすると、投光量はＰ０（１−αｒ）となる。そこで、
ＣＰＵ９０としてＰ０の値を保有しておけば、モニタ光
量の変化から発光パワーを（１−ｒ）／（１−αｒ）倍
することで、投光量を一定にすることが可能となる。

【００４９】図３２（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例に
よる投光装置及びＤＣＭの特性を示す。最も波長の短い
ＬＥＤ（ここではＢ）が、ＤＣＭ３−２により反射され
て対象物体へ光を照射する構成としている。ＬＥＤ、Ｄ
ＣＭは共に温度変化による波長シフト量は波長が大きく
なる程、大きい。従って、最も波長の短いＬＥＤをこの
ように配置することで、波長シフトの影響を受けにくい
モニタが可能となる。

【００５０】図３３（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例に
よる投光用の光学系及びＬＥＤの発光パワーとＤＣＭの
反射率を示す。光学系は図２９（ａ）と同じである。Ｒ
のＬＥＤのピーク波長を７００ｎｍ付近とする。このセ
ンサは、いわゆる刺激値直読法を応用したものであり、
Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤの光を物体に照射し、各ＬＥＤの光
の反射率から物体の色を測定するものである。この時、
ＲのＬＥＤのピーク波長については７００ｎｍ付近であ
っても、測定能力についの影響は小さい。７００ｎｍの
ピーク波長を持つＲのＬＥＤを使用すれば、ＧのＬＥＤ
の波長スペクトルと重なる部分が少なくなり、ＤＣＭに
て光を合成するセンサでは、温度変化によるＤＣＭの透
過（反射）率の変化を小さくすることが可能となる。

【００５１】図３４は他の実施例を説明する図である。
同図（ａ）には、１つの光学投光系のみを示している。
上述の図２０に示したような光学系の場合、モニタ用Ｐ
Ｄに入射するＲのＬＥＤの光は、Ｇ，ＢのＬＥＤの光に
比べて著しく大きくなる。この場合、ＬＥＤの発光ばら
つきや出射光軸のばらつきを考慮したとき、例えば、図
６に示したモニタよう受光素子４のＩ／Ｖ変換器１２の
ダイナミックレンジを大きくとる必要があり、設計が困
難になる。そこで、投光パワーを小さくすることなく、
このモニタ用発光素子のダイナミックレンジを狭めるた
めに、図３５に示すように、ＬＥＤからは投光光とモニ
タ光を別々に出射させる。そして、図２０のような光学
系の場合、ＲのＬＥＤのモニタ用の出射パワーをＧ，Ｂ
のモニタ光量に合わせて小さくすればよい。

【００５２】図３６は、本発明の実施例である反射型セ
ンサをレジスタマークによる位置決めに応用した場合を
示す。検出対象である包装フィルム５３ｆにレジスタマ
ークが予め付されており、このカラーマークを反射型セ
ンサ１００により検出し、その信号に基づいて包装フィ
ルム５３ｆの送りを停止することで、その送り量を一定
に保つ。また、レジスタマークが付されていない場合
は、例えば包装フィルムの絵柄の色により位置決めする
こともできる。図３７は、本発明の実施例である透過型
センサ１０１を用いて、図３６と同様に、包装フィルム
５３ｆに付されたレジスタマーク５２を検出する場合の
構成を示している。

【００５３】なお、本発明においては、通例、光源とし
てはそれぞれ異なった色（波長が異なる）の光を出射す
る複数のＬＥＤを用いるが、このような複数のＬＥＤの
各出射光強度の変化率は温度によりそれぞれ異なる。一
方、モニタ用の受光素子及び信号用の受光素子の温度に
よる受光感度の変化率はほぼ同じである場合が多い。こ
のような場合に、本発明のように投光側において発光パ
ワーをモニタして発光量を制御し、しかも、投光側での
複数波長の光を合成すると共にモニタ光を受光するため
の光学部材として、温度変化によって透過波長域がシフ
トするような特性変化の極めて少ない材質のもの（例え
ばガラス板）を使用することは、温度特性の向上を図
り、かつ、検出精度の向上を図る上で極めて意義が大き
い。なお、本発明は上記実施例構成に限られず種々の変
形が可能である。例えば、上記光学部材としては、ガラ
ス板の他に、樹脂、金属薄膜等を使用可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明の投光装置によれ
ば、光源から出射された複数の波長の光を光学部材によ
り合成して投光すると共に、光学部材へ入射した光の透
過光又は反射光の一部を受光素子により受光するものに
あって、その光学部材が温度、波長によって透過率又は
反射率の変化しない材質で成る。従って、温度変動があ
って発光素子の発光パワーが変わったり波長がずれて
も、該受光素子によるモニタ受光には誤検知がなくな
り、従って、該受光素子の出力に基づいて光源の出射光
量を正しくフィードバック制御することができ、温度特
性の向上が図れる。

【００５５】また、本発明の投光装置によれば、複数の
光源から出射された光を合成した後の光を、物体等の検
出のための投光とモニタ用の光に分離する透明部材を有
し、この透明部材が、温度、波長によって透過率又は反
射率の変化しない材質で成るものであるので、温度変動
の影響をより少なくすることができる。また、透明部材
として投光用レンズを用いれば、透明部材を特別に設け
る必要がなく小形化、低コスト化が可能となる。

【００５６】また、本発明の光学装置によれば、上記の
ような投光装置を用いて複数波長の光を光学部材にて合
成し対象物体に投光すると共に、光学部材へ入射した光
の透過光又は反射光を第１の受光素子によりモニタ用に
受光し、該光学部材が温度、波長によって透過率又は反
射率の変化しない材質で成り、対象物体からの反射光又
は透過光を第２の受光素子により受光し、受光波長の違
いによる第２の受光素子の信号の差異と第１の受光素子
の信号量とに基づいて対象物体の光学特性、例えば色に
関する情報を出力するようにしている。従って、温度変
動により発光素子の発光パワーが変わったり波長がずれ
ても、受光素子によるモニタ受光には誤検知がなくな
り、対象物体の光学特性に関する情報を正確に出力する
ことができ、温度特性の向上が図れる。

【００５７】また、本発明の光学装置によれば、上記構
成における光学部材が、合成された後の光を、対象物体
への投光とモニタ用の光に分離する透明部材を有してい
るものであれば、温度変動の影響をより一層少なくする
ことができ、この透明部材が投光用レンズであれば、部
品点数の削減が図れる。

【００５８】また、本発明の光学装置によれば、上記の
構成における透明部材に代えて、スリットが設けられた
金属板を用いることにより、また、光学部材が合成され
た後の光を集光するレンズと投光用レンズとこれらレン
ズ間に配置されたスリット部材とから構成されているこ
とにより、また、合成後の光を集光する集光レンズとス
リット部材と投光レンズとが一体に構成され、スリット
部材の反射光をモニタ用に受光するようにしていること
により、スリット部材の位置精度の方が光源の位置精度
よりも容易に精度を上げることが可能であるので、物体
の位置検出の性能を上げることができる。また、透明部
材が該部材を通る投光軸と受光軸とが一致するように配
設されていることにより、センサの小形化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による投光装置の光学系の構
成図である。

【図２】上記光学系に用いたダイクロイックミラーの透
過率・反射率の特性図である。

【図３】上記光学系に用いたガラス板の透過率・反射率
の特性図である。

【図４】上記装置で用いられたガラス板の具体構成例を
示す図である。

【図５】ガラス板の代替え構成を示す図である。

【図６】投光装置における電気回路のブロック図であ
る。

【図７】光学装置の実施例である色識別装置の光学系の
構成図である。

【図８】図７に示した光学系を有する色識別装置の電気
回路のブロック図である。

【図９】色識別回路の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図１０】各色と成分との関係図である。

【図１１】色識別装置の光学系の他の構成例を示す図で
ある。

【図１２】光学装置の他の実施例による電気回路ブロッ
ク図である。

【図１３】光学装置の実施例である透過型カラーセンサ
の構成図である。

【図１４】図１３の実施例の光源の変形例を示す構成図
である。

【図１５】投光装置の他の実施例を示す構成図である。

【図１６】投光装置のさらに他の実施例を示す構成図で
ある。

【図１７】投光装置を応用したマークセンサの実施例の
構成図である。

【図１８】図１７に示したマークセンサの電気回路のブ
ロック図である。

【図１９】検出物体の色とその反射率の関係を表してい
る図である。

【図２０】他の実施例による投光装置の構成図である。

【図２１】（ａ）はスリットがない場合に発光素子の配
置がずれるとスポットがずれる様子を説明する図、
（ｂ）はスリットが有る場合でスポットの位置が変わら
ないことを示す図である。

【図２２】スリットの大きさについて説明する図であ
る。

【図２３】（ａ）はさらに他の実施例による投光装置の
構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。

【図２４】（ａ）は他の実施例による光学装置であるカ
ラーセンサの断面図、（ｂ）は交換自在なアタッチメン
トの断面図である。

【図２５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は他の例による部分断面
図である。

【図２６】（ａ）は図２４の変形例によるカラーセンサ
の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。

【図２７】（ａ）（ｂ）は、光を全て合成した後にガラ
ス板により検出用の投光とモニタ用の光とに分ける場合
の他の例を示す図である。

【図２８】（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例を示す図で
ある。

【図２９】（ａ）（ｂ）は、投光用の光学系及びＬＥＤ
の発光パワーとＤＣＭの反射率を示す図である。

【図３０】信号系回路図である。

【図３１】（ａ）はさらに他の実施例による信号系回路
図、（ｂ）はＤＣＭの動作を説明するための図である。

【図３２】（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例による投光
装置及びＤＣＭの特性図である。

【図３３】（ａ）（ｂ）はさらに他の実施例による投光
用の光学系及びＬＥＤの発光パワーとＤＣＭの反射率を
示す図である。

【図３４】（ａ）（ｂ）は他の実施例による部分構成図
及びその動作のタイムチャートである。

【図３５】発光動作のタイムチャートである。

【図３６】反射型センサをレジスタマーク検出に応用し
た場合の構成図である。

【図３７】透過型センサをレジスタマーク検出に応用し
た場合の構成図である。

【図３８】従来の、物体の光学特性を識別するための光
学装置に用いられる投光装置の構成図である。

【図３９】ダイクロイックミラーの透過率特性を示す図
である。

【符号の説明】

１−１ 発光素子（光源又は第３の光源） １−２ 発光素子（光源又は第２の光源） １−３ 発光素子（光源又は第１の光源） ３−１ ダイクロイックミラー（第２の光学部材） ３−２ ダイクロイックミラー（光学部材） ３ａ ガラス板（光学部材又は第１の光学部材） ３ｂ ハーフミラー（光学部材） ４ モニタ用受光素子（第１の受光素子） ５１ 投光レンズ（光学部材） ５１−１ 集光レンズ（光学部材） ５１−２ 投光レンズ（光学部材） ５３ 検出物体（対象物体） ６２ 信号用受光素子（第２の受光素子） ８１ 色識別回路 ９０ ＣＰＵ ９６ スリット部材

フロントページの続き (72)発明者 細川 速美 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 (72)発明者 安田 成留 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 (72)発明者 山下 牧 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 (72)発明者 中村 新 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 (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の波長の光を合成して投光する投光
   装置において、 複数の波長の光を出射する複数の光源と、 前記複数の光源から出射された光を合成して投光する光
   学部材と、 前記光学部材へ入射した光の透過光又は反射光の一部を
   受光する位置に配置され、前記光源の一部の光をモニタ
   用に受光する受光素子とから構成され、 前記光学部材が、温度、波長によって透過率又は反射率
   の変化しない材質で成ることを特徴とする投光装置。
2. 【請求項２】 複数の波長の光を合成して投光する投光
   装置において、 複数の波長の光を出射する複数の光源と、 前記複数の光源から出射された光を合成して投光する光
   学部材と、 前記投光の一部の光を受光する位置に配置され、前記光
   源の光量をモニタ用に受光する受光素子とから構成さ
   れ、 前記光学部材は、合成された後の光を、物体等の検出の
   ための投光と前記モニタ用の光に分離する透明部材を有
   し、かつ、この透明部材が、温度、波長によって透過率
   又は反射率の変化しない材質で成ることを特徴とする投
   光装置。
3. 【請求項３】 前記透明部材が、投光用レンズであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の投光装置。
4. 【請求項４】 複数の波長の光を合成して対象物体へ投
   光し、その対象物体からの反射光又は透過光を受光し、
   その受光信号に基づいて該対象物体の光学特性に関する
   情報を出力する光学装置において、 複数の波長の光を出射する複数の光源と、 前記複数の光源から出射された光を合成する光学部材
   と、 前記光学部材へ入射した光の透過光又は反射光を受光す
   る位置に配置され、前記光源の一部の光をモニタ用に受
   光する第１の受光素子と、 前記光学部材により合成された光が対象物体へ照射さ
   れ、該対象物体からの反射光又は透過光を受光する第２
   の受光素子とを備え、 前記光学部材が、温度、波長によって透過率又は反射率
   の変化しない材質で成り、 受光波長の違いによる前記第２の受光素子の信号の差異
   と前記第１の受光素子の信号量とに基づいて対象物体の
   光学特性に関する情報を出力することを特徴とする光学
   装置。
5. 【請求項５】 複数の波長の光を合成して対象物体へ投
   光し、その対象物体からの反射光又は透過光を受光し、
   その受光信号に基づいて該対象物体の光学特性に関する
   情報を出力する光学装置において、 それぞれ波長の異なる光を出射する第１、第２及び第３
   の光源と、 前記第１、第２の光源から出射された光を合成する第２
   の光学部材と、 この第２の光学部材により合成された光と第３の光源か
   ら出射された光を合成する第１の光学部材と、 前記第３の光源から出射された光の前記第１の光学部材
   による透過光又は反射光を受光する位置に配置され、そ
   の一部の光をモニタ用に受光する第１の受光素子と、 前記第１の光学部材により合成された光が対象物体へ照
   射され、該対象物体からの反射光又は透過光を受光する
   第２の受光素子とを備え、 前記第１の光学部材が、温度、波長によって透過率又は
   反射率の変化しない材質で成り、 前記３つの光源のうち、第３の光源が最も出射光強度が
   強いものとし、 前記第１の受光素子の信号量に基づいて光源の出射光量
   を制御し、前記第２の受光素子の信号量に基づいて対象
   物体の光学特性に関する情報を出力することを特徴とす
   る光学装置。
6. 【請求項６】 複数の波長の光を合成して対象物体へ投
   光し、その対象物体からの反射光又は透過光を受光し、
   その受光信号に基づいて該対象物体の光学特性に関する
   情報を出力する光学装置において、 緑色、青色及び赤色の光を出射する発光素子から成る第
   １、第２及び第３の光源と、 前記第１、第２及び第３の光源から出射された光を合成
   し、温度、波長によって透過率又は反射率の変化しない
   材質で成る光学部材と、 前記第３の光源から出射された光の前記光学部材による
   透過光又は反射光を受光する位置に配置され、前記第３
   の光源の一部の光をモニタ用に受光する第１の受光素子
   と、 前記光学部材により合成された光が対象物体へ照射さ
   れ、該対象物体からの反射光又は透過光を受光する第２
   の受光素子と、 前記第１の受光素子の出力に基づいて前記光源の出射光
   量を制御する制御手段と、 前記第２の受光素子の出力に基づいて前記対象物体の色
   を識別する識別手段とを備えたことを特徴とする光学装
   置。
7. 【請求項７】 前記光学部材が、合成された後の光を、
   対象物体への投光とモニタ用の光に分離する透明部材を
   有していることを特徴とする請求項４乃至請求項６に記
   載の光学装置。
8. 【請求項８】 前記光学部材が、合成された後の光を、
   対象物体への投光とモニタ用の光に分離する透明部材を
   有し、かつ、この透明部材が投光用レンズであることを
   特徴とする請求項４乃至請求項６に記載の光学装置。
9. 【請求項９】 前記透明部材に代えて、スリットが設け
   られた金属板を用いたことを特徴とする請求項８に記載
   の光学装置。
10. 【請求項１０】 前記光学部材が、合成された後の光を
    集光するレンズと、投光用レンズと、これらレンズ間に
    配置されたスリット部材とから構成されていることを特
    徴とする請求項４乃至請求項６に記載の光学装置。
11. 【請求項１１】 合成後の光を集光する集光レンズとス
    リット部材と投光レンズとが一体に構成され、前記スリ
    ット部材の反射光をモニタ用に受光するように構成され
    ていることを特徴とする請求項４乃至請求項６に記載の
    光学装置。
12. 【請求項１２】 前記透明部材は、該部材を通る投光軸
    と受光軸とが一致するように配設されていることを特徴
    とする請求項４乃至請求項６に記載の光学装置。