JPH07198357A

JPH07198357A - 光学装置

Info

Publication number: JPH07198357A
Application number: JP33645993A
Authority: JP
Inventors: Shigetome Yasuda; 成留安田; Hayami Hosokawa; 速美細川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】被検知物体の位置変動や傾き変動による影響
を少なくして、被検知物体の表面状態を安定して検出で
きるようにし、また被検知物体の種類の判別も可能とす
る。【構成】ＬＥＤ３から出射し、被検知物体２によって
反射された反射光のうち、主にＰ偏光成分と主にＳ偏光
成分とをＰＢＳ４で分離し、それぞれ受光素子５、６に
より個別に受光して、被検知物体２の位置や傾きが変動
しても出力比の変動が少くなるようにし、安定した検出
能力が得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に物体の有無、
種類または表面などの状態を検知する光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】被検知物体の表面状態を検出する手段と
しては種々の手段の提案が成されているが、代表的なも
のとして、被検知物体の表面に対して発光手段からの投
射光を投射させて、その反射光を受光手段によって受光
することで、被検知物体の性質を検知するような光学的
な表面状態検知装置が提案されている。

【０００３】図２６は、従来の表面状態検知装置の基本
原型を示したものであり、発光手段としての例えばＬＥ
Ｄａからの投射光は、被検知物体ｂの表面に対して斜め
方向に入射される。そして、被検知物体ｂからの正反射
成分を受光する受光手段としての第１の受光素子ｃと、
散乱反射成分を受光する第２の受光素子ｄとが具備され
ており、第１および第２の各受光素子ｃ、ｄからの電気
的出力が比較される。

【０００４】この図２６に示した表面状態検知装置によ
ると、被検知物体ｂの表面が滑らかな場合には、第１の
受光素子ｃに入射する光量が第２の受光素子ｄに入射す
る光量に対して相対的に大きくなる。また、被検知物体
ｂの表面が粗面の場合は、第２の受光素子ｄに入射する
光量が第１の受光素子ｃに入射する光量に対して相対的
に大きくなる。従って、第１と第２の２つの受光素子
ｃ、ｄからの電気的出力の比により、被検知物体ｂの表
面状態を検知することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな従来の検知装置においては、第１の受光素子ｃに入
射する光量は、被検出物体ｂの位置変動、傾き変動によ
り大きく変動するが、第２の受光素子ｄに入射する光量
は、被検出物体ｂの位置変動、傾き変動に対してそれ程
影響を受けることはない。従って、２つの受光素子ｃ、
ｄ間の出力比が、被検出物体の位置変動、傾き変動によ
って変化し、被検出物体の表面状態を安定に検出するこ
とが困難であるという問題点を有している。

【０００６】さらに、従来の検知装置においては、被検
出物体の表面の面粗さの違いについては判別できるもの
の、被検出物体の種類（例えば滑らかな表面の金属とガ
ラス表面）等の判別は不可能であり、従って表面状態検
知装置としての応用範囲が狭いといった問題点も有して
いる。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、被検知物体の位置変動や傾き変動による影響を
少なくして、被検知物体の表面状態を安定して検出する
ことができ、また被検知物体の種類の判別も可能な光学
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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に記載の光学装置は、被検知物体２に対し
て光を出光する発光手段としてのＬＥＤ３と、被検知物
体２を反射、透過もしくは被検知物体２により一部散乱
した光を、一部反射しかつ一部透過することにより異な
る偏光成分を持った少くとも２つの光ビームに分離する
偏光分離手段としてのＰＢＳ４と、ＰＢＳ４によって分
離された少くとも２つの光ビームをそれぞれ別個に受光
する少くとも２つの受光部を有する受光手段としての受
光素子５、６と、ＰＢＳ４の光分離面を透過した光ビー
ムを受光部に向けて反射する反射手段としての反射ミラ
ー１２とを備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の光学装置は、ＰＢＳ４も
しくは反射ミラー１２は所定の入射角範囲において透過
率または反射率がほぼ一様であることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の光学装置は、ＰＢＳ４も
しくは反射ミラー１２は、基板１３と、基板１３に形成
された光学多層膜からなることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の光学装置は、少くともＰ
ＢＳ４と反射ミラー１２とは一体的に形成されているこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項５に記載の光学装置は、ＰＢＳ４と
反射ミラー１２は、同一基板１３上の異なる面に形成さ
れていることを特徴とする。

【００１３】請求項６に記載の光学装置は、基板１３は
楔形であることを特徴とする。

【００１４】請求項７に記載の光学装置は、ＰＢＳ４を
透過しかつ反射ミラー１２によって反射されて受光素子
５、６に向かう光ビームの光軸は、ＰＢＳ４を反射して
受光素子５、６に向かう光ビームの光軸とほぼ平行であ
ることを特徴とする。

【００１５】請求項８に記載の光学装置は、少くとも２
つの受光部は、受光面がほぼ同じ方向を向けて配置され
ていることを特徴とする。

【００１６】請求項９に記載の光学装置は、透明部材と
してのプリズム８がＰＢＳ４の光分離面の光入射側に存
在することを特徴とする。

【００１７】請求項１０に記載の光学装置は、プリズム
８は３角柱状であることを特徴とする。

【００１８】請求項１１に記載の光学装置は、光学レン
ズ７、９を備え、ＰＢＳ４は集光光路中に配置されてい
ることを特徴とする。

【００１９】請求項１２に記載の光学装置は、少くとも
ＰＢＳ４と光学レンズ７、９とは一体的に形成されてい
ることを特徴とする。

【００２０】請求項１３に記載の光学装置は、光学レン
ズ９はフレネルレンズ２２であることを特徴とする。

【００２１】請求項１４に記載の光学装置は、少くとも
ＰＢＳ４と受光素子５、６とは一体的形成されているこ
とを特徴とする。

【００２２】請求項１５に記載の光学装置は、ＰＢＳ４
に対し、主にＬＥＤ３より発せられた光以外の光を反射
もしくは吸収する光学フィルタ４１を具備したことを特
徴とする。

【００２３】請求項１６に記載の光学装置は、光学フィ
ルタ４１はバンドパスフィルタであることを特徴とす
る。

【００２４】請求項１７に記載の光学装置は、受光素子
５、６は、複数の受光部が１つのパッケージ２３内に配
置されていることを特徴とする。

【００２５】請求項１８に記載の光学装置は、受光素子
５、６は、１つのチップを分割して複数の受光部として
構成したことを特徴とする。

【００２６】請求項１９に記載の光学装置は、受光部
は、光ファイバ３１であることを特徴とする。

【００２７】請求項２０に記載の光学装置は、ＰＢＳ４
と反射ミラー１２が被検知物体２からの光を反射させる
方向はＬＥＤ３側であることを特徴とする。

【００２８】請求項２１に記載の光学装置は、受光部の
うち、反射ミラー１２により反射された光を受光する受
光部は、ＰＢＳ４の光分離面により反射された光を受光
する受光部より、光の入射方向に対して、前方に位置す
ることを特徴とする。

【００２９】請求項２２に記載の光学装置は、受光素子
５、６と一体的に形成したＰＢＳ４の１面は段差が存在
することを特徴とする。

【００３０】請求項２３に記載の光学装置は、被検知物
体２が透明体か否かを判別することを特徴とする。

【００３１】請求項２４に記載の光学装置は、被検知物
体２は紙、もしくはフィルムであり、少くともその種類
を判別することを特徴とする。

【００３２】請求項２５に記載の光学装置は、被検知物
体２の表面の光沢の有無を判別することを特徴とする。

【００３３】請求項２６に記載の光学装置は、被検知物
体２の表面に異物が付着しているか否かを判別すること
を特徴とする。

【００３４】請求項２７に記載の光学装置は、被検知物
体２は空中の浮遊物、もしくは粒子であることを特徴と
する。

【００３５】

【作用】上記構成の光学装置によれば、被検知物体２に
対して光を出射する発光手段としてのＬＥＤ３と、被検
知物体２によって反射透過、もしくは被検知物体により
一部散乱したＬＥＤ３からの光を（分光特性が入射角に
依存しない偏光分離手段としてのＰＢＳ４と反射手段を
反射した光を隣り合う受光素子５、６によって受光）受
光素子５、６より成り、受光素子５、６は被検知物体２
からの反射光のうち、主にＰ偏光成分と主にＳ偏光成分
とを個別に受光するように構成したので、被検知物体２
の位置変動、傾き変動に対するＰおよびＳ偏光成分の受
光素子５、６の出力比の変動が少なく、安定な検出能力
が発揮され、かつ小型に実現可能となる。また、Ｐおよ
びＳ偏光成分の比を検出するため、従来のものに比較し
て被検知物体２の種類（例えば、透明体と表面が滑らか
な金属等）の判別も可能となり、その検出能力が増大す
る。

【００３６】加えて、受光部をモジュール化することに
より、組立工程において、ガラスを基板とする光学素子
の取り扱いが容易となり、また、振動等に対する信頼性
も大幅に向上する。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の光学装置の実施例を図面を参
照して説明する。

【００３８】図１は本発明の光学装置の基本概念を示し
た例であり、筐体１内には、被検知物体２に対して光を
出射する発光手段としての例えばＬＥＤ３が配置されて
おり、ＬＥＤ３より出射された光は、被検知物体２に対
して斜め方向から投射される。被検知物体２に対して出
射された投射光は、被検知物体２によって反射され、筐
体１内に配置された受光手段によって受光される。この
受光手段は、偏光子の１つである偏光ビームスプリッタ
（以下ＰＢＳ）４と、ＰＢＳを透過した光ビームを受光
子に向けて反射する全反射ミラーと、第１と第２の受光
素子５、６より構成している。ＰＢＳ４は、透過ガラス
材より成る平行平板を基体とし、被検知物体２からの反
射光の入射側表面に、誘電体もしくは金属膜を含む誘電
体多層膜が形成されており、これによって斜め方向から
入射する反射光を、互いに直交する２つの偏光成分の光
に分割する。すなわち、Ｓ偏光成分は、ＰＢＳ４の表面
において反射され、第１の受光素子５に投射される。ま
たＰ偏光成分は、透過ガラス材より成る平行平板の基体
を透過し、全反射ミラーを反射して、第一の受光素子５
と隣り合う第２の受光素子６に投射される。

【００３９】図２は、偏光分離手段としてのＰＢＳと反
射手段としての全反射ミラーの別の実施例である。

【００４０】基板の１つの面に対し、光学薄膜によりＰ
ＢＳを構成し、他の面に光学薄膜により、全反射ミラー
を構成することにより、被検知物体からの光をＰＢＳで
偏光分離した後、隣り合う受光素子で受光でき、センサ
の大幅な小型化、組み立て時の時間短縮、低コスト化が
図れる。

【００４１】以上の構成において、被検出物体２が透明
体の場合には、被検出物体２におけるＳ偏光成分の反射
率がＰ偏光成分の反射率よりも大きくなる。また被検出
物体２の表面が粗面の場合には、前記両偏光成分の反射
率がほぼ等しくなる。従って、前記２つの受光素子５、
６からの出力の比をとることで、被検出物体２が透明体
であるか否かの判別が可能であり、また透明体（ガラ
ス）の表面が曇った場合や、水滴が付着した時も同様の
原理により、その表面状態を検出することができる。こ
の時、被検出物体２の位置が多少変動したり、多少の傾
き変動が生じても、前記２つの受光素子５、６に入射す
るＳ偏光成分およびＰ偏光成分の光量は同様に変化し、
２つの受光素子５および６の出力の比の変動は少なく、
よって安定な検出が保障される。

【００４２】図３に表面状態を検知することを目的とし
た構成の実施例を示す。ＬＥＤ３からは、ＬＥＤ光を、
偏光子１０を介してほぼ直線偏光として出射させる。こ
の場合、ＬＥＤ３を半導体レーザを用いて、偏光子１０
をはぶいても良い。ＬＥＤ３からやや発散して出射した
光の光軸付近の光は、被検知物体２に対して、ほぼ垂直
に入射させる。そして、被検知物体２を反射した正反射
光を受光できるように受光素子５、６を配置する。

【００４３】この時、被検知物体２の表面が平らであれ
ば、ＬＥＤ３から出射された光の偏光成分は保存されて
反射し、表面が粗面であれば、表面で拡散反射するの
で、偏光成分は保存せずに、例えば、表面が全く粗面の
場合は、２つの受光素子５、６の受光量はほぼ同じとな
る。従って、被検知物体２の表面状態の判別が可能とな
る。

【００４４】図４は、被検知物体２として、ガラス等の
透明体物質や塗料を塗布したコーティング紙のような物
体を判別する場合の実施例である。物体２に対し光を斜
め入射させることにより、反射光に含まれる、Ｐ偏光と
Ｓ偏光の成分比に変化が生じる。これを検知するよう
に、ＰＢＳ４を全反射ミラー１２及び受光素子５、６を
設ければ、従来判別が困難であったものが判別可能とな
る。

【００４５】例えば、図５は、ガラスの反射率の角度依
存性について示したものである。図５における縦軸は反
射率を示しており、また横軸は被検知物体、すなわち、
ガラス面に対するＬＥＤ３からの光の入射角α１を示し
ている。そしてＲｓは、ガラスによるＳ偏光成分の反射
率を示し、Ｒｐは、同じくＰ偏光成分の反射率を示して
いる。

【００４６】図５に示すように、入射角α１が５０乃至
６０度で、Ｓ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率の
比、すなわちＲｓ／Ｒｐが最も大きくなる。図に示すよ
うに、特にガラス面に対するＬＥＤ３からの光の入射角
α１が５6.３度（−αβ）でＲｐ＝０となる。このαβ
を、一般にブリュースタ角と称呼している。従って、ガ
ラス面に対するＬＥＤ３からの光を入射角α１を、４０
乃至６５度程度になるようにＬＥＤ３とガラス面との位
置関係を設定すれば、感度よく、透明体（ガラス体）の
判別が可能となる。

【００４７】図６は、受光部にレンズを設けた例であ
る。図１及び図２に示すように、ＰＢＳ４の表面と、ほ
ぼ裏面の反射光を別個に受光する場合、ＰＢＳ４に入射
する光のビーム径がＰＢＳ４の基板１３の厚みに対し
て、大きいとき、基板１３の表裏で反射した二つの光が
重なってしまうために、図６で示すようにレンズ７で絞
った光をＰＢＳ４に入射させる必要がある。このとき、
ＰＢＳ４の分光特性は図７に示すように、ＰＢＳ４に入
射する光の入射角範囲において、反射率（透過率）の入
射角依存性が小さいものを用いることにより、ＰＢＳ４
に入射する全ての光を正確に偏光分離し、被検知物体２
からの情報を正しく受光素子へと伝達させる。

【００４８】図８に基板１３をくさび形にした実施例を
示す。受光素子５、６が光ファイバーや、キャンタイプ
のフォトダイオード等、ある程度の大きさをもち、基板
１３上に形成されたＰＢＳ４をミラー１２により反射さ
れた光を受光する場合は、基板１３を図８のようにくさ
び形にすることにより２つの反射光の間隔を広げること
が可能となり、比較的大きな受光素子での受光が可能と
なる。

【００４９】図９に基板１３をさくび形にした別の実施
例を示す。受光手段は受光素子チップ２１が２分割され
たものであり、この小さな領域で２つの偏光成分の光を
受光する場合は、基板１３を図９のようにくさび形にす
ることにより、２つの反射光の間隔をせばめて、分割さ
れた受光素子チップ２１で受光するようにする。

【００５０】図６に示すようにＰＢＳ４に対してある入
射角の範囲でもって光が入射する場合、これを正確に偏
光分離するには、ＰＢＳ４へ入射する光の光軸は、ＰＢ
Ｓ４に対して、およそ６０度以上に設定する必要があ
り、設計上素子の配置など不都合な点が多くあった。し
かしながら、図１０のように三角柱状のプリズム８の一
面にＰＢＳ４を形成することにより、約４５゜入射のＰ
ＢＳ４が実現可能となる。

【００５１】このように構成したとき、プリズム８の一
面に対し、図１１のように受光素子５、６を具備した
り，図１２のようにレンズ９を具備したりすることによ
り、受光モジュールとして構成でき、素子の取り扱い、
組み立てが容易となる。

【００５２】図１３は、プリズム８の一面にフレネルレ
ンズ２２を成形した例である。レンズ２２はプリズム８
を作る過程において同時に成形することにより、受光部
をより小型、安価に実現することが可能となる。

【００５３】図１４は、複数の受光素子５、６を１つの
パッケージ２１に納め、プリズム８の一面に具備した例
で、このパッケージ内の構成は、図１５（ａ) 、（ｂ）
のようなものとする。

【００５４】図１５（ａ）では独立した受光素子５、６
が透明体のプラスチック材料によりモールドされ、パッ
ケージ２３を形成している。

【００５５】プラスチック材料によりそれぞれの受光素
子５、６をモールドする際、その両端に各受光素子５、
６の出力電極２４も同時にモールドされ、パッケージ２
３の両端部に導出される。

【００５６】図１５（ｂ）では１つの受光素子チップを
５、６と２つに分割し、透明体のプラスチック材料によ
りモールドされ、パッケージ２３を形成している。この
場合も出力電極２４も同時にモールドされる。

【００５７】図１６（ａ）は、受光手段として光ファイ
バ３１を用いた場合の実施例である。本実施例の構成で
は複数の受光手段を並べて配置できるような構成とした
ので、複数の光ファイバ３１をまとめて配置できるため
に、センサの小型化が可能となる。

【００５８】（ｂ）は、２つの反射光を同じ様に受光す
るために２つの光ファイバ２１ａ、３１ｂをづらして備
えた例である。（ｃ）は２つの光ファイバ３１ａ、３１
ｂをづらせて備えやすくするために受光素子を配置する
プリズム８の一面に段差８ａをつけた例である。

【００５９】図１７は、本方式を光沢センサとして応用
した例である。ＬＥＤ３からはほぼ直線偏光の光を出射
し、被検知物体２の表面粗さの度合によって偏光成分が
みだれて反射したことを、受光部に備えられた分割受光
素子２１より検知する。

【００６０】受光モジュールには、ＬＥＤ３から発せら
れた光以外の外乱光か受光素子２１により受光されない
ように外乱光をカットする可視光カットフィルタ４１も
しくは、ベントパスフィルタを、挿入又はプリズム８の
一面に蒸着する。また被検出物体２を反射した光がＰＢ
Ｓ４やミラー１２によって反射することなく受光素子２
１に受光されることを防ぐために、ＰＢＳ４もしくは反
射ミラー１２は光をＬＥＤ３側に反射する構成とするこ
とで精度良くセンシングが可能となる。

【００６１】図１８は、図１の受光部をモジュール化し
た例であり、図１７と同様の効果が得られる。

【００６２】図１９は本発明の光学装置の応用例を示し
たものである。図１９に示す例はプリンタやコピーマシ
ンのような印刷機において（その他ワープロ、プロッ
タ、ファックス、レコーダ等）、用紙トレイ５１に収納
された印刷対象物である被検知物体２が紙であるか、Ｏ
ＨＰフィルムであるか、すなわち透明体または不透明物
質であるか否かの検出もしくは紙同志の種類（普通紙、
感熱紙、コーティング紙）判別を行うために利用した例
を示している。

【００６３】光学装置５２は用紙トレイ５１の上方に配
置され、印刷対象物の判別を行い、印刷処理に対し、搬
送経路の機械的パラメータ、印字方式或は印刷濃度等の
パラメータが調整、設定される。

【００６４】また、この光学装置５２を手差し給紙部分
や、搬送経路中に配置し（図示せず）印刷対象物の判別
を行い、上に述べたパラメータの調整、設定を行えるよ
うにすればよい。

【００６５】図２０は、この用紙判別装置としての本発
明の光学装置５２を印刷ヘッド６１に取りつけることに
より、これから印刷を行う紙の種類に合わせて、印刷処
理のパラメータを調整するようにした例である。

【００６６】印刷ヘッド６１に取り付ける構成としたの
で、用紙のエッジを検出することにより、紙のサイズ、
姿勢、位置づれを検出して最適な印字が可能となる。

【００６７】次に図２１は、本発明の光学装置５２の他
の応用例を示したものである。この図２１に示す例は、
光学装置５２を自動車のダッシュボード７１上に配置
し、フロントガラス７２の曇り具合を検出しようとする
ものである。すなわち、フロントガラス７２の車内側の
表面の光沢の有無を検出することにより、曇り具合を検
出することができ、所定以上の曇りが生じた場合には、
自動的にエアーコンディショナを作動させて、除湿機能
を働かせるように制御させることができる。また車以外
に家やビルの窓ガラス、又は鏡のくもり検知にも応用で
きる。

【００６８】また図２２に示すように、フロントガラス
７２の表面（車体外側）に水滴が付着しているか否かを
光学装置５２により検出し、所定以上の水滴が付着して
いると判断した場合には、自動的にウインドワイパを働
かせるように制御させることができる。

【００６９】また、フロントガラス７２の外から入って
くる光の強度の変化を検出しておき、所定の照度を閾値
として、自動的にライトをオン・オフさせるように制御
させることができる。

【００７０】さらに図２３は、本発明の光学装置５２の
その他の応用例を示したものである。この図２３に示す
例は、エアコン室外機８１のラジエタ８２の表面状態を
検出するために光学装置５２を、ラジエタ８２の直近に
配置したものである。すなわち、ラジエタ８２の表面に
霜が付着しているか否かを検出し、エアコン室外機８１
の運転状態を自動的に制御させるものである。

【００７１】同様に冷蔵庫のラジエタに付着する霜を検
出し、運転状態を制御することにも応用できる。

【００７２】図２４は投光部と受光部が分離した透過形
の光学装置の例である。ＬＥＤ３より出射された光は被
検知物体２に対して斜めに入射して透過し、透過した光
を互いに直交する２つの偏光成分の光に分割する。

【００７３】以上の構成において、被検知物体２が透明
体の場合、被検知物体２におけるＰ偏光成分の透過率が
Ｓ偏光成分の透過率より大きくなる。従って、２つの受
光素子５、６からの出力の比をとることにより、被検知
物体２が透明体であるか否かの判別が可能で、又、異な
る屈折率をもつ透明体であれば、Ｐ偏光成分の透過率と
Ｓ偏光成分の透過率がそれぞれ変化するので、透明体ど
うしの判別も可能となる。加えて、透明体の表面に異物
が付着した場合もその表面状態を検出することができ
る。

【００７４】図２５は、ＬＥＤ３からは主にＰ偏光もし
くはＳ偏光を出射するように半導体レーザを使用する。
そして、この光を受光部によって２つの受光素子５、６
で受光するのであるが、被検知物体２が存在しない時、
ＰもしくはＳ偏光を受光する片方の受光素子からの出力
はほとんどない状態となるが、この光路中に光を散乱さ
せる物体９１（雨、雪、霜もしくは、ビーム径に比べて
小さな異物、表面の粗い透明体）が存在すると、２つの
受光素子５、６の出力が変化し、その存在を検知でき
る。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学装置
によれば、発光手段から出射し被検知物体によって反射
された反射光のうち、主にＰ偏光成分と主にＳ偏光成分
とを受光手段により個別に受光するように構成したの
で、被検知物体の位置変動、傾き変動に対するＰ及びＳ
偏光成分の受光手段の出力比の変動が少なく、安定した
検出能力を得ることができる。またＰ及びＳ偏光成分の
比を検出するため、被検知物体の種類の判別が可能とな
り、検出能力を増大させることができる。さらに受光素
子を隣接して配置することにより装置の小型化を図るこ
とができる。また受光部をモジュール化することによ
り、組立工程において光学素子の取り扱いが容易とな
り、振動などに対する信頼性も大幅に向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の基本概念を示す説明図であ
る。

【図２】図４の受光部の別の構成を示す説明図である。

【図３】本発明による表面状態検知装置の構成図であ
る。

【図４】図１の受光部の基本構成図である。

【図５】ガラスの反射特性を示す線図である。

【図６】図４に示す受光部にレンズを設けた構成を示す
説明図である。

【図７】ＰＢＳまたは反射ミラーの入射角依存性を示す
線図である。

【図８】くさび形基板と受光素子との配置を示す説明図
である。

【図９】くさび形基板と２分割受光素子との配置を示す
説明図である。

【図１０】図４に示す受光部の他の構成を示す説明図で
ある。

【図１１】図１２に示すＰＢＳにプリズムを介して受光
素子を取り付けた例の構成を示す説明図である。

【図１２】図１２に示すＰＢＳにプリズムを介してレン
ズを取り付けた例の構成を示す説明図である。

【図１３】図１２に示すＰＢＳにプリズムを介してフレ
ネルレンズを取り付けた例の構成を示す説明図である。

【図１４】図１２に示すＰＢＳにプリズムを介して一体
化された受光素子を取り付けた例の構成を示す説明図で
ある。

【図１５】パッケージ化された受光素子の構成を示す斜
視図である。

【図１６】ファイバ出力受光部の構成を示す説明図であ
る。

【図１７】光沢センサの一例の構成を示す説明図であ
る。

【図１８】図１７の変形例の構成を示す説明図である。

【図１９】用紙判別装置の一例の構成を示す説明図であ
る。

【図２０】用紙判別装置の他の一例の構成を示す説明図
である。

【図２１】くもり検知装置の一例の構成を示す説明図で
ある。

【図２２】雨滴検知装置の一例の構成を示す説明図であ
る。

【図２３】エアコン室外機の一例の構成を示す斜視図で
ある。

【図２４】透過形光学装置の一例の構成を示す説明図で
ある。

【図２５】透過形光学装置の他の一例の構成を示す説明
図である。

【図２６】従来の表面状態検知装置の一例の基本構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

２被検知物体３ＬＥＤ（発光手段）４ＰＢＳ（偏光分離手段）５、６受光素子（受光手段）７、９光学レンズ８プリズム（透明部材）１２反射ミラー（反射手段）１３基板２２フレネルレンズ３１光ファイバ４１光学フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｎ 21/88 Ｚ 7172−2ＪＧ０２Ｂ 27/28 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検知物体に対して光を出射する発光手
段と、前記被検知物体を反射、透過、もしくは前記被検知物体
により一部散乱した光を、一部反射しかつ一部透過する
ことにより異なる偏光成分を持った少なくとも２つの光
ビームに分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって分離された少なくとも２つの
光ビームをそれぞれ別個に受光する少なくとも２つの受
光部を有する受光手段と、前記偏光分離手段の光分離面を透過した光ビームを前記
受光部へ向けて反射する反射手段を備えたことを特徴と
する光学装置。
【請求項２】前記偏光分離手段、もしくは前記反射手
段は所定の入射角範囲において透過率または反射率がほ
ぼ一様であることを特徴とする請求項１に記載の光学装
置。
【請求項３】前記偏光分離手段もしくは前記反射手段
は、基板と、前記基板に形成された光学多層膜からなることを特徴と
する請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】少なくとも前記偏光分離手段と前記反射
手段とは一体的に形成されていることを特徴とする請求
項１から３いずれかに記載の光学装置。
【請求項５】前記偏光分離手段と前記反射手段は、同
一基板上の異なる面に形成されていることを特徴とする
請求項１から４いずれかに記載の光学装置。
【請求項６】前記基板は楔形であることを特徴とする
請求項１から５いずれかに記載の光学装置。
【請求項７】前記偏光分離手段を透過しかつ前記反射
手段によって反射されて受光部に向かう光ビームの光軸
は、前記偏光分離手段を反射して受光部に向かう光ビームの
光軸とほぼ平行であることを特徴とする請求項１から５
いずれかに記載の光学装置。
【請求項８】前記少なくとも２つの受光部は、受光面
がほぼ同じ方向を向けて配置されていることを特徴とす
る請求項１から７いずれかに記載の光学装置。
【請求項９】透明部材が前記偏光分離手段の光分離面
の光の入射側に存在することを特徴とする請求項１から
８いずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】前記透明部材は３角柱状であることを
特徴とする請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】光学レンズを備え、前記偏光分離手段
は集光光路中に配置されていることを特徴とする請求項
１から１０いずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】少なくとも前記偏光分離手段と前記光
学レンズとは一体的に形成されていることを特徴とする
請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】前記光学レンズはフレネルレンズであ
ることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光学
装置。
【請求項１４】少なくとも前記偏光分離手段と前記受
光手段とは一体的に形成されていることを特徴とする請
求項１から１３いずれかに記載の光学装置。
【請求項１５】前記偏光分離手段に対し、主に前記発
光手段より発せられた光以外の光を反射もしくは吸収す
る光学フィルタを具備したことを特徴とする請求項１か
ら１４いずれかに記載の光学装置。
【請求項１６】前記光学フィルタはバンドパスフィル
タであることを特徴とする請求項１５に記載の光学装
置。
【請求項１７】前記受光手段は、複数の受光部が１つ
のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求
項１から１６いずれかに記載の光学装置。
【請求項１８】前記受光手段は、１つのチップを分割
して複数の受光部として構成したことを特徴とする請求
項１から１６いずれかに記載の光学装置。
【請求項１９】前記受光部は、光ファイバであること
を特徴とする請求項１から１６いずれかに記載の光学装
置。
【請求項２０】前記偏光分離手段と前記反射手段が前
記被検知物体からの光を反射させる方向は前記発光手段
側であることを特徴とする請求項１から１９いずれかに
記載の光学装置。
【請求項２１】前記受光部のうち、前記反射手段によ
り反射された光を受光する受光部は、前記偏光分離手段
の光分離面により反射された光を受光する受光部より、
光の入射方向に対して、前方に位置することを特徴とす
る請求項１から２０いずれかに記載の光学装置。
【請求項２２】前記受光手段と一体的に形成した前記
偏光分離手段の１面は段差が存在することを特徴とする
請求項１４、１９、２１いずれかに記載の光学装置。
【請求項２３】前記被検知物体が透明体か否かを判別
することを特徴とする請求項１から２２いずれかに記載
の光学装置。
【請求項２４】前記被検知物体は紙、もしくはフィル
ムであり、少なくともその種類を判別することを特徴と
する請求項１から２２いずれかに記載の光学装置。
【請求項２５】前記被検知物体の表面の光沢の有無を
判別することを特徴とする請求項１から２２いずれかに
記載の光学装置。
【請求項２６】前記被検知物体の表面に異物が付着し
ているか否かを判別することを特徴とする請求項１から
２２いずれかに記載の光学装置。
【請求項２７】前記被検知物体は空中の浮遊物、もし
くは粒子であることを特徴とする請求項１から２２いず
れかに記載の光学装置。