JPH08247935A - 光学装置および検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の光学的特性を正確に検出できるように
する。 【構成】 発光素子１−１乃至１−ｎで発生する波長λ
₁乃至λ_nの光を、光学素子３−１乃至３−（ｎ−１）で
合成する。合成した光のうちの一部をモニタ用受光素子
４で受光し、その受光結果に対応して各発光素子１−１
乃至１−ｎを制御し、その発生する光の光量が一定にな
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、光学装置および検出装
置に関し、特に、例えば経時変化、温度変化などによる
影響を抑制するようにした光学装置および検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】物体の光学的特性を判定するのに、光を
物体に照射し、その反射光を分析する場合がある。この
ような場合、複数の波長の光を合成し、その合成した光
を物体に照射する。そして、物体からの光を受光し、受
光した光の波長と光量の関係を分析することで、物体の
光学的特性に関する情報を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような場
合において、物体に照射する光は、ＬＥＤ、半導体レー
ザなどの発光素子を定電流駆動して発生させる。しかし
ながら、発光素子は、温度に対応して発光パワーが変化
する特性を有している。

【０００４】例えば、赤、緑、および青の光を発生する
ＬＥＤの周囲温度と発光パワーとの関係を図示すると、
それぞれ図４７乃至４９に示すようになる。いずれも横
軸が周囲温度を表しており、縦軸が発光パワー（相対光
度、あるいは相対発光出力）を表している。

【０００５】図４７に示すように、赤の光を発生するＬ
ＥＤは、温度が高くなるに従って相対発光出力が低下す
る。また、図４８に示すように、緑色の光を発生するＬ
ＥＤも、赤の光を発生するＬＥＤと同様に、温度が高く
なるほど相対光度が低下する。さらにまた、図４９に示
すように、青の光を発生するＬＥＤは、約１５度前後に
おいて、最もその相対光度が大きくなり、それよりも温
度が低くなるか、あるいは高くなると、相対光度が低下
する。

【０００６】このように、温度の変化にともなって、発
光パワーが変動すると、物体の光学的特性を正確に検出
することが困難になる。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、光学的特性をより正確に検出することがで
きるようにするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光学装
置は、第１の波長分布を有する光を発生する第１の光源
手段（例えば図１の発光素子１−１）と、第１の波長分
布とは異なる波長領域の第２の波長分布を有する光を発
生する第２の光源手段（例えば図１の発光素子１−２）
と、第１の光源手段と第２の光源手段の出射する光を合
成する合成手段（例えば図１の光学素子３−１）と、合
成手段により合成された光を受光する受光手段（例えば
図１のモニタ用受光素子４）と、受光手段の出力に対応
して第１の光源手段または第２の光源手段の少なくとも
一方の出射する光の光量を制御する制御手段（例えば図
４の比較回路１４−１，１４−２）とを備えることを特
徴とする。

【０００９】請求項６に記載の検出装置は、物体に光を
照射する照射手段（例えば図２２の光源装置５０）と、
物体からの光を受光する物体光受光手段（例えば図２２
の受光装置６０）と、物体光受光手段の出力を処理し、
物体の光学的特性に関する情報を出力する処理手段（例
えば図２３の割算回路７３、比較回路７４）とを備える
検出装置において、照射手段は、第１の波長分布を有す
る光を発生する第１の光源手段（例えば図２２の発光素
子１−１）と、第１の波長分布とは異なる波長領域の第
２の波長分布を有する光を発生する第２の光源手段（例
えば図２２の発光素子１−２）と、第１の光源手段と第
２の光源手段の出射する光を合成する合成手段（例えば
図２２の光学素子３−１）と、合成手段により合成され
た光のうち、物体に照射される前の光を受光する照射光
受光手段（例えば図２２のモニタ用受光素子４）と、照
射光受光手段の出力に対応して第１の光源手段または第
２の光源手段の少なくとも一方の出射する光の光量を制
御する制御手段（例えば図２３の比較回路１４−１，１
４−２）とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項９に記載の検出装置は、物体に光を
照射する照射手段（例えば図２２の光源装置５０）と、
物体からの光を受光する物体光受光手段（例えば図２２
の信号用受光素子６２）と、物体光受光手段の出力を処
理し、物体の光学的特性に関する情報を出力する処理手
段（例えば図３１の色識別回路８１）とを備える検出装
置において、照射手段は、第１の波長分布を有する光を
発生する第１の光源手段（例えば図２２の発光素子１−
１）と、第１の波長分布とは異なる波長領域の第２の波
長分布を有する光を発生する第２の光源手段（例えば図
２２の発光素子１−２）と、第１の光源手段と第２の光
源手段の出射する光を合成する合成手段（例えば図２２
の光学素子３−１）と、合成手段により合成された光の
うち、物体に照射される前の光を受光する照射光受光手
段（例えば図２２のモニタ用受光素子４）とを備え、処
理手段は、物体光受光手段の出力と照射光受光手段の出
力を割算する割算手段（例えば図３１の割算回路９１−
乃至９１−３）を備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の光学装置においては、第１の
光源手段の出射する光と第２の光源手段の出射する光
が、合成手段により合成される。そして合成手段により
合成された光が、受光手段により受光され、その受光結
果に対応して、第１の光源手段、または第２の光源手段
の少なくとも一方の光量が制御される。従って、温度変
化にかかわらず、常に一定の光量とすることができる。

【００１２】請求項６に記載の検出装置においては、物
体からの光に対応して、物体の光学的特性に関する情報
が得られる。物体に照射される光は、物体に照射される
前の光の受光出力に対応して、その光量が制御される。
従って、光学的特性を温度変化にかかわらず、正確に検
出することが可能となる。

【００１３】請求項９に記載の検出装置においては、物
体光受光手段の出力と照射光受光手段の出力が割算され
る。従って、光量を直接制御せずに、光学的特性を正確
に検出することが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の光学装置に用いられる光源
装置の構成例を表している。同図に示すように、この実
施例においては、ｎ個の発光素子１−１乃至１−ｎが、
それぞれ波長λ₁乃至λ_nの光を発生し、それぞれの光が
光学素子３−１乃至３−（ｎ−１）で合成され、出射さ
れるようになされている。

【００１５】すなわち、発光素子１−１の発生する波長
λ₁の光は、コリメートレンズ２−１により平行光に変
換されて、光学素子３−１に入射されている。同様に、
発光素子１−２が発生する波長λ₂の光が、コリメート
レンズ２−２により平行光に変換された後、光学素子３
−１に入射されている。光学素子３−１は、図２に示す
ように、波長λ₁とそれより長い波長の光を透過し、波
長λ₂（λ₂＜λ₁）とそれより短い波長の光を反射する
特性とされている。従って、発光素子１−１より出射さ
れた波長λ₁の光は、光学素子３−１を透過し、発光素
子１−２より出射された波長λ₂の光は、光学素子３−
１で反射され、発光素子１−１より出射された波長λ₁
の光と光軸が一致するように合成され、後段の光学素子
３−２に入射される。

【００１６】光学素子３−２には、発光素子１−３が出
射する波長λ₃の光が、コリメートレンズ２−３により
平行光に変換された後、入射されている。光学素子３−
２は、図２に示すように、波長λ₂とそれより長い波長
の光を透過し、波長λ₃（λ₃＜λ₂）とそれより短い波
長の光を反射するようになされている。従って、光学素
子１−１と光学素子１−２より出射され、光学素子３−
１で合成された波長λ₁とλ₂（λ₁＞λ₂＞λ₃）の光
は、光学素子３−２を透過し、発光素子１−３が出射し
た波長λ₃の光は、光学素子３−２で反射され、光学素
子３−１からの光と光軸が一致するように合成される。

【００１７】以下同様にして、最終段の光学素子３−
（ｎ−１）の前段の光学素子３−（ｎ−２）までの構成
により、発光素子１−１乃至１−（ｎ−１）の発生する
波長λ₁乃至λ_n-1の光が合成される。

【００１８】そしてこのようにして合成された波長λ₁
乃至λ_n-1の光は、光学素子３−（ｎ−１）に入射され
る。この光学素子３−（ｎ−１）には、光学素子１−ｎ
の発生する波長λ_nの光が、コリメートレンズ２−ｎに
より平行光に変換されて入射されている。光学素子３−
（ｎ−１）は、図３に示すような特性に設定されてい
る。すなわち、波長λ_n-1とそれより長い波長（λ_n-2乃
至λ₁）の光の９０％を透過し、波長λ_n（λ_n＜λ_n-1）
とそれより短い波長の光の１０％を透過し、残りの９０
％を反射する。従って、光学素子３−（ｎ−２）より入
射された波長λ₁乃至λ_n-1の光は、その９０％が光学素
子３−（ｎ−１）を透過し、その１０％が光学素子３−
（ｎ−１）で反射され、その一部がモニタ用受光素子４
に入射される。また、発光素子１−ｎの発生した波長λ
_nの光は、その９０％が光学素子３−（ｎ−１）で反射
され、その１０％が光学素子３−（ｎ−１）を透過す
る。光学素子３−（ｎ−１）を透過した光は、その一部
がモニタ用受光素子４に入射される。

【００１９】従って、各光学素子３−１乃至３−（ｎ−
１）における損失を無視して、理想的な状態を考える
と、発光素子１−１乃至１−ｎで発生した波長λ₁乃至
λ_nの光のうち、その９０％が合成されて、光学素子３
−（ｎ−１）から図１において右側に出射され、その１
０％が光学素子３−（ｎ−１）の図１において上側に出
射され、その一部がモニタ用受光素子４で受光される。

【００２０】図４は、モニタ用受光素子４の出力に対応
して、発光素子１−１乃至１−ｎを駆動する駆動装置の
構成例を表している。同図に示すように、この実施例に
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乃至１３−ｎに入力される
ようになされている。サンプルホールド回路１３−１乃
至１３−ｎより出力された信号は、比較回路１４−１乃
至１４−ｎに入力され、それぞれ所定の基準電圧Ｖ₁乃
至Ｖ_nと比較されるようになされている。比較回路１４
−１乃至１４−ｎの出力は、駆動回路１１−１乃至１１
−ｎに入力されている。駆動回路１１−１乃至１１−ｎ
は、それぞれ比較回路１４−１乃至１４−ｎより入力さ
れた信号に対応して、発光素子１−１乃至１−ｎを駆動
するようになされている。

【００２１】また、発振回路１５は、発光素子１−１乃
至１−ｎ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１
３−１乃至１３−ｎと駆動回路１１−１乃至１１−ｎに
供給している。

【００２２】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
波長λ₁の光が発生される。この光は、コリメートレン
ズ２−１により平行光に変換された後、光学素子３−１
乃至３−（ｎ−１）を介して、その９０％の光が図示せ
ぬ物体に照射される。また、残りの１０％の光は、光学
素子３−（ｎ−１）により反射され、モニタ用受光素子
４によりその一部が受光される。

【００２３】モニタ用受光素子４は、入力された波長λ
₁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１３−１乃至１３−ｎ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１３−１にのみパルスを供給するので
（サンプルホールド回路１３−２乃至１３−ｎにはパル
スを供給しないので）、サンプルホールド回路１３−１
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１３−１に供給され
るパルスは、駆動回路１１−１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１３−１
は、発光素子１−１が発生した波長λ₁の光の光量（強
度）をサンプリングすることになる。

【００２４】比較回路１４−１は、サンプルホールド回
路１３−１の出力を、予め設定されている基準電圧Ｖ₁
と比較する。そして、比較回路１４−１は、サンプルホ
ールド回路１３−１の出力と基準電圧Ｖ₁との差に対応
する信号を、駆動回路１１−１に出力する。駆動回路１
１−１は、比較回路１４−１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。

【００２５】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Ｖ₁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。

【００２６】発振回路１５は、次に発光素子１−２を駆
動するように駆動回路１１−２を駆動するとともに、サ
ンプルホールド回路１３−２を駆動する。その結果、発
光素子１−２が発生する波長λ₂ の光が光学素子３−１
により反射された後、光学素子３−２乃至３−（ｎ−
１）を介して出射されるとともに、その一部の光がモニ
タ用受光素子４で受光される。このモニタ用受光素子４
で受光した光の光量に対応する信号が、電流電圧変換回
路１２で電圧に変換され、サンプルホールド回路１３−
２においてサンプルホールドされる。そして、比較回路
１４−２において、基準電圧Ｖ₂ とサンプルホールド回
路１３−２の出力とが比較され、駆動回路１１−２は、
そ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は、基準電圧Ｖ₂ で規定する
一定の光量（強度）の光を発生する。

【００２７】以下同様の処理が、他の発光素子１−３乃
至１−ｎに対しても行われる。その結果、いずれの発光
素子も、その対応する基準電圧で規定する一定の光量の
光を発生する。

【００２８】以上の実施例は、モニタ用受光素子４とし
て、各波長の光を分離することができないシリコンフォ
トダイオードなどのようなフォトダイオードを用いた場
合の実施例であるが、モニタ用受光素子４として、所定
の波長毎の出力を得ることができるカラーセンサを用い
ることも可能である。

【００２９】例えば図５は、カラーフィルタを用いたカ
ラーセンサの構成例を表している。この実施例における
カラーセンサ２０においては、ガラス基板２２の上にＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの波長の光のみ
を透過するカラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが配
置されている。そしてガラス基板２２の下側には、透明
電極２３が配置され、透明電極２３の下側には、さらに
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ層）２４が形成され、
さらにその下側に、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ２１
Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに対応する透明電極２５Ｒ，２５
Ｇ，２５Ｂが設けられている。

【００３０】図５において上方より入射された光は、カ
ラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂにより、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂの成分に分解される。その結果、透明電極２
３と透明電極２５Ｒの間、透明電極２３と透明電極２５
Ｇの間、および透明電極２３と透明電極２５Ｂの間に、
それぞれＲ，Ｇ，Ｂの成分の光量に対応する電流が得ら
れる。

【００３１】従って、例えばカラーフィルタ２１として
染色フィルタあるいは干渉フィルタを用いると、それぞ
れ図６（Ａ）または（Ｂ）に示すような、Ｒ，Ｇ，Ｂの
各色（波長）の光に対応して、その光量（強度）に対応
する信号を得ることができる。

【００３２】図７は、このような、アモルファスシリコ
ンを用いた光センサと単結晶シリコンを用いた光センサ
の分光感度を表している。同図に示すようにアモルファ
スシリコンの光センサにより、人間の視感度をカバーす
る特性を得ることができる。

【００３３】また、図８は、他のカラーセンサとしての
半導体カラーセンサの構成例を表している。同図に示す
ように、絶縁膜３１の下にはＰ層３４が、さらにその下
にはＮ層３５が、さらにその下にはＰ層３６が、それぞ
れ順次形成されており、Ｐ層３６の下側には、さらに電
極３７が形成されている。そしてＰ層３４とＮ層３５に
は、それぞれ電極３２と３３が設けられている。

【００３４】図９は、図８に示す半導体カラーセンサの
等価回路を表している。同図に示すように、この半導体
カラーセンサにおいては、実質的に２つのフォトダイオ
ードＰＤ１とＰＤ２が形成される。フォトダイオードＰ
Ｄ１の出力は、電極３２と３３より取り出すことがで
き、フォトダイオードＰＤ２の出力は、電極３３と３７
より取り出すことができる。

【００３５】図１０は、フォトダイオードＰＤ１とＰＤ
２の分光感度特性を表している。同図に示すように、フ
ォトダイオードＰＤ１は、フォトダイオードＰＤ２に較
べて、より短い波長の光を検出することができるように
なっている。

【００３６】このような半導体カラーセンサに光が入射
された場合、図１１に示すように、より波長の短い青色
の光は、最も上側のＰ層３４で最も多く吸収され、赤の
光は中間の層であるＮ層３５で最も多く吸収され、最も
波長の長い赤の光は、最も下側の層であるＰ層３６で最
も多く吸収される。その結果、図９に示すように、フォ
トダイオードＰＤ１を流れる電流をＩ_SC1とし、フォト
ダイオードＰＤ２を流れる電流をＩ_SC2とするとき、そ
の短絡電流比（Ｉ_SC2／Ｉ_SC1）は、波長に対して、図１
２に示すような関係を有する。すなわち、短絡電流比の
値が決定されると、そのとき半導体カラーセンサが受光
している光の波長が一義的に決定される。ただし、この
短絡電流比と波長との関係を表す特性は、周囲温度Ｔａ
によって若干変化する。

【００３７】このように、モニタ用受光素子４として、
カラーセンサを用いる場合においては、各発光素子１−
１乃至１−ｎを駆動する駆動回路は、例えば図１３に示
すように構成することができる。すなわち図１３の実施
例においては、モニタ用受光素子４（カラーセンサ）の
出力のうち、波長λ₁に対応する出力は、電流電圧変換
回路１２−１に供給され、波長λ₂に対応する出力は、
電流電圧変換回路１２−２に供給され、以下同様に波長
λ_nに対応する出力は、電流電圧変換回路１２−ｎに供
給される。

【００３８】電流電圧変換回路１２−１乃至１２−ｎの
出力は、それぞれ対応するサンプルホールド回路１３−
１乃至１３−ｎ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。そして発振回路１５は、サンプルホ
ールド回路１３−１乃至１３−ｎと、駆動回路１１−１
乃至１１−ｎに、同時に所定のパルスを出力するように
なされている。その他の構成は、図４における場合と同
様である。

【００３９】モニタ用受光素子４として、図５に示すカ
ラーフィルタ２１を有するカラーセンサ２０を用いる場
合においては、カラーフィルタ２１として、各波長λ₁
乃至λ_nに対応するカラーフィルタを用意することにな
る。カラーセンサ２０として図５に示すものをそのまま
用いる場合においては、図１３に示すｎは３となる。す
なわちモニタ用受光素子４は、波長λ₁（Ｒ）、λ
₂（Ｇ）、およびλ₃（Ｂ）に対応する信号成分を出力す
る。

【００４０】また、モニタ用受光素子４として、図８に
示す構成の半導体カラーセンサを用いる場合において
は、図１３におけるｎは２とされる。

【００４１】次に、図１３の実施例の動作について説明
する。図１３に示す実施例においては、発振回路１５
は、駆動回路１１−１乃至１１−ｎを同時に駆動するパ
ルスを出力するとともに、サンプルホールド回路１３−
１乃至１３−ｎに同時にサンプルホールドさせるパルス
を出力する。従って、発光素子１−１乃至１−ｎが、そ
れぞれ波長λ₁乃至λ_nの光を同時に発生する。

【００４２】発光素子１−１乃至１−ｎは、図１に示す
ように配置されているため、波長λ₁乃至λ_nの光が合成
され、合成された光の一部が図示せぬ物体に照射される
とともに、その一部の光がモニタ用受光素子４（いまの
場合カラーセンサ）で受光される。

【００４３】モニタ用受光素子４は、各波長λ₁乃至λ_n
の光の光量に対応する電流を独立に出力する。電流電圧
変換回路１２−１乃至１２−ｎは、それぞれ対応する波
長の成分を電流電圧変換し、サンプルホールド回路１３
−１乃至１３−ｎにそれぞれ供給する。サンプルホール
ド回路１３−１乃至１３−ｎは、対応する波長の成分を
サンプルホールドし、比較回路１４−１乃至１４−ｎに
供給する。比較回路１４−１乃至１４−ｎは、それぞれ
の入力を基準電圧Ｖ₁乃至Ｖ_nと比較し、その誤差信号を
駆動回路１１−１乃至１１−ｎに供給する。そして、駆
動回路１１−１乃至１１−ｎは、比較回路１４−１乃至
１４−ｎからの入力に対応して、発光素子１−１乃至１
−ｎを駆動する。

【００４４】このように、この実施例においては、各発
光素子１−１乃至１−ｎが同時に独立に制御される。

【００４５】図４に示すように、各発光素子１−１乃至
１−ｎを時分割で駆動するようにした場合、発光素子の
数を多くすることができる。また、モニタ用受光素子４
として、フォトダイオードを用いることができ、さらに
電流電圧変換回路１２が１つで済むため、より低コスト
で小型の装置を実現することができる。

【００４６】これに対して、図１３に示すように、モニ
タ用受光素子４として、カラーセンサを用いる場合にお
いては、発光素子１−１乃至１−ｎを同時に駆動するこ
とができるため、応答が早く、迅速な制御が可能とな
る。また、各発光素子１−１乃至１−ｎをパルス駆動す
るのではなく、連続駆動することも可能である。この場
合、発振回路１５とサンプルホールド回路１３−１乃至
１３−ｎは不要となる。

【００４７】図１４は、光源装置の他の構成例を表して
いる。この実施例においては、光学素子３−１乃至３−
（ｎ−２）は、図１における場合と同様の特性（図２に
示した場合と同様の特性）とされているが、最後の光学
素子３−（ｎ−１）は、図１５に示すような特性とされ
ている。すなわち、波長λ_n-1とそれより長い波長の光
は、その１０％が透過され、９０％が反射されるように
なされ、波長λ_nとそれより短い波長の光は、その９０
％が透過され、１０％が反射されるようになされてい
る。従って、この実施例においては、波長λ₁乃至λ_nの
合成された光のうち、その９０％が光学素子３−（ｎ−
１）の上方に出射され、その１０％がその右側に出射さ
れ、さらにその一部がモニタ用受光素子４で受光される
ようになされている。

【００４８】この図１４に示す実施例においても、図４
または図１３に示す場合と同様の制御回路で、各発光素
子１−１乃至１−ｎを制御することができる。

【００４９】図１６は、光源装置のさらに他の構成例を
表している。この実施例においては、発光素子１−１と
発光素子１−２の発生した波長λ₁の光と波長λ₂の光
が、光学素子３−１により合成されて、光学素子３−２
に入射されるようになされている。

【００５０】また、発光素子１−３で発生した波長λ₃
の光と、発光素子１−４で発生した波長λ₄の光が、光
学素子３−３で合成された後、光学素子３−４に入射さ
れ、発光素子１−５で発生した波長λ₅の光と合成され
ている。そしてその合成光が光学素子３−２に入射され
るようになされている。その他の構成は、図１における
場合と同様である。

【００５１】この実施例における光学素子３−１乃至３
−４の特性は、図１７に示すようになる。すなわち、図
１（図２）に示した場合と同様の特性でよい。もちろ
ん、光学素子３−５以降の光学素子も図１（図２と図
３）に示した場合と同様の特性であればよい。

【００５２】図１６に示すように構成すると、図１ある
いは図１４に示すように構成する場合に較べて、光源装
置全体の長さを短くすることができる。

【００５３】図１６に示す構成の光源装置を駆動する駆
動回路は、図１と図１４に示した実施例の場合と同様
に、図４または図１３に示す構成とすることができる。

【００５４】図１８は、光源装置のさらに他の構成例を
表している。この実施例においては、発光素子１−１と
発光素子１−２で発生した波長λ₁とλ₂の光が光学素子
３−１で合成された後、最終段の光学素子としての光学
素子３−３に入射されている。

【００５５】同様に、発光素子１−３で発生された波長
λ₃の光と、光学素子１−４で発生された波長λ₄の光
が、光学素子３−２で合成された後、光学素子３−３に
入射されている。

【００５６】光学素子３−１と３−２は、それぞれ図１
９に示すような特性とされている。すなわち、光学素子
３−１は、波長λ₁とそれより長い波長の光を透過し、
波長λ₂とそれより短い波長を反射するように構成され
ており、光学素子３−２は、波長λ₃とそれより長い波
長の光を透過し、波長λ₄とそれより短い波長の光を反
射するように構成されている。また、光学素子３−３
は、図２０に示すように、波長λ₂とそれより長い波長
の光の９０％を透過し（１０％を反射し）、波長λ₃と
それより短い波長の光の１０％を透過する（９０％を反
射する）ように構成されている。

【００５７】従って、光学素子３−１より出射された波
長λ₁とλ₂の合成光は、その９０％が光学素子３−３を
透過し、その１０％が反射して、その一部がモニタ用受
光素子４に入射される。また、光学素子３−２で合成し
た波長λ₃とλ₄の光は、その９０％が光学素子３−３で
反射され、その１０％が光学素子３−３を透過して、そ
の一部がモニタ用受光素子４で受光される。

【００５８】従って、この実施例においても、図４また
は図１３に示した構成の駆動回路で各光学素子を駆動す
ることができる。

【００５９】以上の実施例においては、各発光素子より
出射した各波長の光を、対応するコリメートレンズによ
り平行光に変換した後、各光学素子で合成するようにし
たが、例えば図２１に示すように、各光学素子を発散光
路中に配置し、最終的に合成した光をレンズにより平行
光に変換するようにすることもできる。

【００６０】すなわち図２１の実施例においては、発光
素子１−１と発光素子１−２で発生した波長λ₁とλ₂の
発散光が、光学素子３−１で発散光のまま合成され、光
学素子３−２に入射される。そして、光学素子３−２
は、発光素子１−３が発生した波長λ₃の発散光を光学
素子３−１より入射される波長λ₁とλ₂の合成発散光と
を合成し、レンズ２に入射させる。レンズ２は、光学素
子３−２より入射された発散光を平行光に変換して出射
する。モニタ用受光素子４は、最終段の光学素子３−２
で反射された光学素子３−１からの波長λ₁とλ₂の合成
光と、光学素子３−２を透過した発光素子１−３の発生
した波長λ₃の光を受光する。

【００６１】この実施例のように、各光学素子を発散光
路中に配置し、レンズを１つとすることにより、装置の
小型化と低コスト化を図ることができる。

【００６２】この実施例においても、図４と図１３に示
した駆動装置により各発光素子を駆動することができ
る。

【００６３】図２２は、以上のような光源装置を応用し
た本発明の検出装置としての、マークセンサの構成例を
表している。この実施例においては、光学装置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、光学素子３−１により発散光のまま合成さ
れ、その９０％の光が投光レンズ５１で検出物体５３
（例えば白の物体）に照射されるようになされている。
この検出物体５３には、マーク５２（例えば黄色のマー
ク）が添付されたり、あるいは印刷されている。

【００６４】検出物体５３（あるいはマーク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されてい
る。

【００６５】図２３は、図２２に示す光源装置５０と受
光装置６０を有するマークセンサの電気的構成例を表し
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と１３−２に入力され、サ
ンプルホールドされるようになされている。そして、サ
ンプルホールド回路１３−１と１３−２でサンプルホー
ルドされた信号は、比較回路１４−１と１４−２に入力
され基準電圧Ｖ₁とＶ₂と比較される。比較回路１４−１
と１４−２より出力された信号は、駆動回路１１−１と
１１−２に供給され、駆動回路１１−１と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と
１−２を駆動するようになされている。発振回路１５
は、発光素子１−１と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１３−２
に、それぞれパルスを供給するようになされている。

【００６６】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７２−１と７２−２に供給されるように
なされている。そして、サンプルホールド回路７２−１
と７２−２の出力が、割算回路７３に入力され、割算さ
れるようになされている。比較回路７４は、割算回路７
３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ように
なされている。サンプルホールド回路７２−１と７２−
２には、それぞれ駆動回路１１−１と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。

【００６７】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（赤の）光を発生する。この光は、
その９０％が光学素子３−１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。

【００６８】一方、発光素子１−１が発生した光のう
ち、その１０％は、光学素子３−１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、電流電圧変換路１２で電圧に変換された後、サンプ
ルホールド回路１３−１と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。

【００６９】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。

【００７０】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（青）の光を発生させる。この光は、光学
素子３−１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１
０％の光は光学素子３−１を透過し、モニタ用受光素子
４で受光される。

【００７１】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。

【００７２】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と
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（赤）の光
の反射光量に対応する値を保持することになる。

【００７３】同様に発光素子１−２が、波長λ₂（青）
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（青）の反射光の光量に対応する値が保持される
ことになる。

【００７４】図２４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（赤）の光も、波長λ
₂（青）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と７２−
２でサンプルホールドした値は、ほぼ同一の値となる。

【００７５】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λ₁（赤）の光は、
その約８４％が反射され、波長λ₂（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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】図２５は、本発明の検出装置としての色識
別装置の光学系の構成例を表している。この実施例にお
いては、発光素子１−１が発生した波長λ₁ （赤）の光
と、発光素子１−２が発生した波長λ₂ （緑）の光が、
光学素子３−１で合成され、光学素子３−２に入射され
ている。光学素子３−２は、この合成光を発光素子１−
３が発生した波長λ₃ （青）の光と合成し、その合成し
た光の９０％を投光レンズ５１に出射し、残りの１０％
をモニタ用受光素子４に向けて出射する。投光レンズ５
１は、合成された光を検出物体５３に収束照射するよう
になされている。

【００７９】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
うになされている。

【００８０】図２６は、図２５に示す光学系を有する色
識別装置の電気的構成例を表している。この実施例にお
ける駆動回路は、図４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Ｖ₁乃至Ｖ₃と比較されるようになされている。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。

【００８１】また、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８１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。

【００８２】次にその動作について説明する。図４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Ｖ₁乃至Ｖ₃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。

【００８３】一方、発光素子１−１が波長λ₁（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が受光する波長λ₁（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。

【００８４】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が波長λ₂（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が波長λ₃（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。

【００８５】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），Ｂ₁（＝Ｂ／Ｔ）を
演算する。

【００８６】さらに色識別回路８１は、図２７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２８に示す各色と割合Ｒ
₁，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。

【００８７】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。

【００８８】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
３３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
き茶色と判定する。

【００８９】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より大きいか否かを判定する。Ｂ₁が２９より
大きいとき、緑と判定し、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。

【００９０】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。Ｂ₁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３
８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。

【００９１】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。

【００９２】図２９は、色識別装置の光学系の他の構成
例を表している。この実施例においては、光源装置５０
の構成は、基本的に図２５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２５における場合と
同様である。

【００９３】この場合における色識別装置の電気的構成
は、図２６に示した場合と同様となる。

【００９４】図３０は、図２５または図２９に示す実施
例において、モニタ用受光素子４と信号用受光素子６２
として、図５に示したカラーセンサを用いた場合におけ
る電気的構成例を表している。

【００９５】すなわち、この実施例においては、モニタ
用受光素子４が独立に出力するＲ，Ｇ，Ｂの信号が、電
流電圧変換回路１２−１乃至１２−３により、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においてサンプルホールドされるようになされてい
る。そして、サンプルホールド回路１３−１乃至１３−
３の出力と基準電圧Ｖ₁乃至Ｖ₃の誤差電圧が、比較回路
１４−１乃至１４−３で演算され、この誤差電圧に対応
して駆動回路１１−１乃至１１−３が発光素子１−１乃
至１−３を、それぞれ独立に駆動するようになされてい
る。

【００９６】また、信号用受光素子６２が独立に出力す
るＲ，Ｇ，Ｂの電流は、それぞれ電流電圧変換回路７１
−１乃至７１−３により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。識別回路８１
は、サンプルホールド回路７２−１乃至７２−３の出力
から検出物体５３の色を識別し、識別結果を出力するよ
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１
３−３、並びに７２−１乃至７２−３を同時に駆動する
ように、駆動パルスまたは連続駆動信号を出力するよう
になされている。

【００９７】すなわち、発振回路１５が駆動回路１１−
１乃至１１−３と、サンプルホールド回路１３−１乃至
１３−３を同時に駆動するパルスを出力すると、発光素
子１−１乃至１−３が発生したＲ，Ｇ，Ｂの光が検出物
体５３に照射され、また、その一部の光がモニタ用受光
素子４で受光される。そして、モニタ用受光素子４が独
立に出力するＲ，Ｇ，Ｂの成分に対応する電流は、電流
電圧変換回路１２−１乃至１２−３で電圧に変換され、
サンプルホールド回路１３−１乃至１３−３でサンプル
ホールドされる。比較回路１４−１乃至１４−３は、サ
ンプルホールド回路１３−１乃至１３−３の出力と、基
準電圧Ｖ₁乃至Ｖ₃との誤差を演算し、駆動回路１１−１
乃至１１−３は、この誤差電圧に対応して発光素子１−
１乃至１−３を駆動する。これにより、発光素子１−１
乃至１−３は、基準電圧Ｖ₁乃至Ｖ₃で規定する一定の光
量（強度）の光を発生するように制御される。

【００９８】一方検出物体５３に同時に照射されたＲ，
Ｇ，Ｂの光は、そこで反射され、信号用受光素子６２で
受光される。信号用受光素子６２は、入射されたＲ，
Ｇ，Ｂの各成分に対応する電流を独立に出力する。この
電流は、それぞれ電流電圧変換回路７１−１乃至７１−
３で電圧に変換され、サンプルホールド回路７２−１乃
至７２−３でサンプルホールドされる。色識別回路８１
は、サンプルホールド回路７２−１乃至７２−３でサン
プルホールドされた値から、検出物体５３の色を識別す
る。

【００９９】図３１は、図２５または図２９に示した実
施例のモニタ用受光素子４と信号用受光素子６２とし
て、図５に示したカラーモニタを用いた場合における電
気的構成の他の構成例を表している。この実施例におい
ては、駆動回路１１−１乃至１１−３が発振回路１５に
より同時に駆動され、発光素子１−１乃至１−３を同時
に駆動し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を同時に発生させるよ
うになされている。

【０１００】そして、モニタ用受光素子４は、Ｒ，Ｇ，
Ｂの光を受光したとき、その各光に対応する成分を独立
に発生し、電流電圧変換回路１２−１乃至１２−３に供
給するようになされている。電流電圧変換回路１２−１
乃至１２−３の出力は、サンプルホールド回路１３−１
乃至１３−３でサンプルホールドされた後、割算回路９
１−１乃至９１−３に供給されるようになされている。

【０１０１】また、信号用受光素子６２が独立に出力す
るＲ，Ｇ，Ｂの成分は、電流電圧変換回路７１−１乃至
７１−３により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でサンプルホールドされる
ようになされている。そしてサンプルホールド回路７２
−１乃至７２−３の出力が、割算回路９１−１乃至９１
−３に入力されている。発振回路１５は、サンプルホー
ルド回路１３−１乃至１３−３と、７２−１乃至７２−
３にも駆動回路１１−１乃至１１−３を駆動するパルス
と同一のパルスを供給している。割算回路９１−１乃至
９１−３は、サンプルホールド回路１３−１乃至１３−
３の出力と、サンプルホールド回路７２−１乃至７２−
３の出力を割算し、その演算結果を、色識別回路８１に
供給している。

【０１０２】発光素子１−１乃至１−３が、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の光を同時に発生すると、その光の一部がモニタ用受光
素子４で受光され、モニタ用受光素子４は、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の各成分に対応する信号を独立に出力する。モニタ用受
光素子４のＲ，Ｇ，Ｂの出力は、電流電圧変換回路１２
−１乃至１２−３により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でサンプルホール
ドされ、さらに割算回路９１−１乃至９１−３にそれぞ
れ供給される。

【０１０３】一方、検出物体５３により反射されたＲ，
Ｇ，Ｂの光は、信号用受光素子６２で受光される。信号
用受光素子６２は、入射されたＲ，Ｇ，Ｂの各成分に対
応する信号を独立に発生する。電流電圧変換回路７１−
１乃至７１−３は、これらの信号を電流電圧変換し、サ
ンプルホールド回路７２−１乃至７２−３に出力する。
サンプルホールド回路７２−１乃至７２−３でサンプル
ホールドされた成分は、割算回路９１−１乃至９１−３
に供給される。

【０１０４】このように、この実施例においては、発光
素子１−１乃至１−３は、その出力が周囲温度にかかわ
らず一定に値のなるようにサーボがかけられていない。
従って、その発生する光の光量は、温度や経時的変化に
伴って変動する。その結果、サンプルホールド回路１３
−１乃至１３−３で保持した値も、その光量の変化に対
応して変化することになる。しかしながら、このこと
は、サンプルホールド回路７２−１乃至７２−３におい
ても同様となる。

【０１０５】例えば、サンプルホールド回路１３−１で
保持するＲ成分の値が１０％低下したとすると、サンプ
ルホールド回路７２−１で保持する値も１０％低下す
る。その結果、割算回路９１−１でサンプルホールド回
路１３−１と７２−１の出力を割算してその商を求める
と、その商の値は、温度変化や経年変化にかかわらず一
定となる。もちろん、割算回路９１−２と９１−３にお
いても、割算回路９１−１における場合と同様のことが
言える。

【０１０６】従って、割算回路９１−１乃至９１−３の
出力をもとに、色識別回路８１で色識別処理を実行する
ようにすれば、発光素子１−１乃至１−３の発生する光
の光量を直接制御しなくとも、安定した色識別処理を実
行することが可能となる。

【０１０７】次に、上記した実施例における発光素子１
−ｉと、光学素子３−ｉの具体的構成例について説明す
る。

【０１０８】例えば、図１に示した発光素子１−１乃至
１−ｎとして、ｎ＝４の場合、図３２乃至図３５に示し
た発光スペクトルを有する発光素子を用いることができ
る。これらの図に示すように、図３２に示す発光素子１
−１は約９００nmの波長にピークの強度を有しており、
図３３に示す発光素子１−２は約６８０nmの波長にピー
クを有している。また、図３４に示す発光素子１−３は
約５６３nmの波長にピークを有し、図３５に示す発光素
子１−４は約４５０nmの波長においてピークを有してい
る。

【０１０９】光学素子３−ｉは、例えば図３６に示すよ
うに、ガラス基板１０１と、その上に形成された誘電体
多層膜１０２により構成されている。図３２に示す発光
スペクトル特性を有する発光素子１−１の発生する光
と、図３３に示す発光スペクトル特性を有する発光素子
１−２の発生する光とを合成する光学素子３−１を実現
するのに、誘電体多層膜１０２は、例えば図３７に示す
ように構成することができる。

【０１１０】すなわち、この実施例においては、多層膜
が基板１０１側から順番に、番号１乃至番号１５で示す
１５の層により構成され、各層は、それぞれ図３７の材
料の欄に示すように、ＴiＯ₂（屈折率２．２６）と、Ｓ
iＯ₂（屈折率１．３６）で交互に形成されている。そし
て、各層番号の厚さは、光学的膜厚の欄に記載されてい
る。例えば、層番号１のＴiＯ₂は、０．４０２９の厚さ
とされ、層番号２のＳiＯ₂は、０．９５６０の膜厚とさ
れている。なお、光学的膜厚は、各材料の屈折率と物理
的膜厚（実際に積層されている膜厚）の積で表され、λ
（λ＝７５０nm）／４が１とされている。

【０１１１】これにより、図３８に示すような透過率を
有する光学素子３−１を実現することができる。この図
３８より明らかなように、図３２に示す９００nmの波長
の光は、ほぼその１００％が透過され、図３３に示す６
８０nmの波長の光は、ほぼ、その全てが反射される。

【０１１２】図３３に示す発光素子１−２が出力する６
８０nmの波長、あるいはそれより長い波長を透過し、図
３４に示す発光素子１−３が発生する５６３nmの波長を
反射する光学素子３−２は、図３７に示した場合と同様
の構成で、誘電体多層膜１０２を構成することで実現す
ることができる。ただし、その場合における基準波長
（λ／４のλ）は、５８０nmとされている。すなわち、
基準波長５８０nmとするとき、誘電体多層膜１０２を図
３７に示すように構成すると、図３９に示す透過率特性
を有する光学素子３−２を得ることができる。図３９よ
り明らかなように、図３２と図３３に示す波長９００nm
の光と波長６８０nmの光は、そのほとんどが透過され、
図３４に示す５６３nmの波長の光は、そのほとんどが反
射される。

【０１１３】さらに、誘電体多層膜１０２に、図４０に
示すように、層番号１乃至層番号９の９つの層を、図４
０の材料の欄に示す材料で、光学的膜厚の欄に示す膜厚
で形成することにより、図４１に示す透過率特性を有す
る光学素子３−３を得ることができる。図４１を参照し
て明らかなように、この光学素子３−３においては、図
３２乃至図３４に示す９００nm、６８０nmおよび５６３
nmの波長の光の約９０％が透過され、図３５に示す発光
素子１−４が発生する波長４５０nmの光は、その１０％
が透過される。

【０１１４】また、図１４に示す実施例において、ｎ＝
４とするとき、発光素子１−１乃至１−４として、図１
の実施例における場合と同様に、図３２乃至図３５に示
す発光スペクトル特性を有する発光素子１−１乃至１−
４を用いることができる。

【０１１５】そして、図１の実施例における場合と同様
に、誘電体多層膜１０２を図３７に示すように構成し、
その基準波長λは、それぞれ７５０nmまたは５８０nmと
して、図３８または図３９に示す透過率特性を有する光
学素子３−１と３−２を得ることができる。

【０１１６】また、誘電体多層膜１０２を、図４２に示
す層で構成し、基準波長λを６００nmとすることで、図
４３に示す透過率特性の光学素子３−３を得ることがで
きる。なお、Ａｌ₂Ｏ₃の屈折率は１．６３である。

【０１１７】図４３を参照して明らかなように、図３２
乃至図３４に示す波長の光のうち、図３２と図３３に示
す９００nmと６８０nmの波長の光は、その約１５％が透
過され、図３４に示す５６３nmの波長の光は、その約１
０％が透過される。これに対して、図３５に示す４５０
nmの光は、その約９０％が透過される。

【０１１８】次に、図１８に示す実施例の具体例につい
て説明する。この実施例においても、発光素子１−１乃
至１−４は、図３２乃至図３５に示す発光スペクトルを
有する発光素子１−１乃至１−４で構成される。

【０１１９】光学素子３−１としては、図３７に示すよ
うに、誘電体多層膜１０２を構成することで、図３８に
示す透過率特性の光学素子を得ることができる。

【０１２０】光学素子３−２としては、誘電多層膜１０
２を図３７に示すように構成し、基準波長λを４６５nm
とすることで、図４４に示すような、透過率特性を有す
る光学素子を得ることができる。

【０１２１】図４４に示すように、この実施例において
は、図３４に示す光学素子１−３が出力する５６３nmの
波長の光は、そのほとんどが透過され、図３５に示す発
光素子１−４が発生する波長４５０nmの光は、そのほと
んどが反射される。

【０１２２】図１８に示す実施例の光学素子３−３とし
ては、図４５に示すように、誘電体多層膜１０２を１１
の層で構成し、基準波長λを５９０nmとすることで、図
４６に示すような透過率特性を有する光学素子を得るこ
とができる。

【０１２３】同図に示すように、この実施例において
は、図３２に示す９００nmの波長と、図３３に示す６８
０nmの波長の光は、その約９０％が透過され（その１０
％が反射され）、図３４に示す５６３nmの波長の光と、
図３５に示す４５０nmの波長の光は、約その１０％の光
が透過（９０％の光が反射）される。

【０１２４】以上本発明を、光源装置、マークセンサお
よび色識別装置に応用した場合を例として説明したが、
本発明はこの他の装置であって、複数の波長の光を合成
し、その合成した光を用いて物体の光学的特性を識別す
る場合に適用することが可能である。

【０１２５】

【発明の効果】以上の如く請求項１に記載の光学装置に
よれば、合成手段により合成された光を受光する受光手
段の出力に対応して、第１の光源手段または第２の光源
手段の少なくとも一方の出射する光の光量を制御するよ
うにしたので、周囲の温度、経時的変化などにかかわら
ず、常に一定の光量の光を照射することが可能となる。

【０１２６】請求項６に記載の検出装置によれば、合成
手段により合成された光のうち、物体に照射される前の
光を受光する照射光受光手段の出力に対応して、第１の
光源手段または第２の光源手段の少なくとも一方の出射
する光の光量を制御するようにしたので、周囲の温度や
経時的変化にかかわらず、物体の光学的特性を正確に得
ることが可能となる。

【０１２７】また、請求項９に記載の検出装置によれ
ば、物体光受光手段の出力と、照射光受光手段の出力を
割算するようにしたので、第１の光源手段または第２の
光源手段を直接制御することなく、物体の光学的特性を
正確に得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置に用いる光源装置の光学的構
成を示す図である。

【図２】図１の実施例における光学素子３−１乃至３−
（ｎ−２）の透過率特性を示すグラフである。

【図３】図１の実施例における光学素子３−（ｎ−１）
の透過率特性を示すグラフである。

【図４】図１の実施例の発光素子１−１乃至１−ｎを駆
動する駆動回路の電気的構成例を示すブロック図であ
る。

【図５】カラーセンサの構成を示す断面図である。

【図６】図５に示す実施例におけるカラーフィルタの特
性を示す図である。

【図７】図５の実施例の感度特性を示すグラフである。

【図８】半導体カラーセンサの構成を示す断面図であ
る。

【図９】図８に示す実施例の等価回路の構成を示す図で
ある。

【図１０】図９に示すフォトダイオードの分光感度特性
を示すグラフである。

【図１１】図８に示す実施例の光の波長と吸収の関係を
説明する図である。

【図１２】図９に示す回路の出力する短絡電流比と波長
との関係を示すグラフである。

【図１３】カラーセンサを用いた場合における駆動回路
の構成例を示すブロック図である。

【図１４】光源装置の光学系の他の構成例を示す図であ
る。

【図１５】図１４に示す光学素子３−（ｎ−１）の透過
率特性を示すグラフである。

【図１６】光源装置の光学系の他の構成例を示す図であ
る。

【図１７】図１６に示す光学素子の透過率特性を示すグ
ラフである。

【図１８】本発明の光源装置の光学系の他の構成例を示
す図である。

【図１９】図１８に示す光学素子３−１と３−２の透過
率特性を示すグラフである。

【図２０】図１８に示す光学素子３−３の透過率特性を
示すグラフである。

【図２１】本発明の光源装置の光学系の他の構成例を示
す図である。

【図２２】本発明の検出装置を応用したマークセンサの
光学系の構成例を示す図である。

【図２３】図２２に示す光学系を有するマークセンサの
電気的構成例を示すブロック図である。

【図２４】図２２における検出物体の反射特性を説明す
るグラフである。

【図２５】本発明の検出装置を応用した色識別装置の光
学系の構成例を示す図である。

【図２６】図２５の光学系を有する色識別装置の電気的
構成例を示すブロック図である。

【図２７】図２６の色識別の処理例を示すフローチャー
トである。

【図２８】図２６の色識別の基礎となる色と信号との関
係を説明する図である。

【図２９】本発明の検出装置を応用した色識別装置の光
学系の他の構成例を示す図である。

【図３０】図２５と図２９の実施例におけるモニタ用受
光素子４と信号用受光素子６２として図５に示すカラー
センサを用いた場合における色識別装置の電気的構成例
を示すブロック図である。

【図３１】図３０に示す色識別装置の電気的構成例の変
形例を示すブロック図である。

【図３２】発光素子１−１の発光スペクトル特性を示す
図である。

【図３３】発光素子１−２の発光スペクトル特性を示す
図である。

【図３４】発光素子１−３の発光スペクトルを示す特性
図である。

【図３５】発光素子１−４の発光スペクトルを示す図で
ある。

【図３６】光学素子３−ｉの構成例を示す図である。

【図３７】光学素子３−１を実現する誘電体多層膜の構
成例を説明する図である。

【図３８】光学素子３−１の透過率特性例を示すグラフ
である。

【図３９】光学素子３−２の透過率特性例を示すグラフ
である。

【図４０】光学素子３−３の誘電体多層膜の構成例を説
明する図である。

【図４１】光学素子３−３の透過率特性例を示すグラフ
である。

【図４２】図１４の実施例における光学素子３−３の誘
電体多層膜の構成例を説明する図である。

【図４３】図１４の実施例における光学素子３−３の透
過率特性例を示すグラフである。

【図４４】図１８の実施例における光学素子３−２の透
過率特性例を示すグラフである。

【図４５】図１８の実施例における光学素子３−３の誘
電体多層膜の構成例を説明する図である。

【図４６】図１８の実施例における光学素子３−３の透
過率特性例を示すグラフである。

【図４７】赤のＬＥＤにおける周囲温度と光出力の関係
を示す特性図である。

【図４８】緑色の光を発生するＬＥＤの周囲温度と光度
との関係を示す特性図である。

【図４９】青色の光を発生するＬＥＤの周囲温度と光度
の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１−１乃至１−ｎ 発光素子 ２−１乃至２−ｎ コリメートレンズ ３−１乃至３−（ｎ−１） 光学素子 ４ モニタ用受光素子 １２，１２−１乃至１２−ｎ 電流電圧変換回路 １３−１乃至１３−ｎ サンプルホールド回路 １４−１乃至１４−ｎ 比較回路 １１−１乃至１１−ｎ 駆動回路 １５ 発振回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の波長分布を有する光を発生する第
   １の光源手段と、 前記第１の波長分布とは異なる波長領域の第２の波長分
   布を有する光を発生する第２の光源手段と、 前記第１の光源手段と第２の光源手段の出射する光を合
   成する合成手段と、 前記合成手段により合成された光を受光する受光手段
   と、 前記受光手段の出力に対応して前記第１の光源手段また
   は第２の光源手段の少なくとも一方の出射する光の光量
   を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光学装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の光源手段は前記第１の波長分
   布を構成する光を発生する少なくとも１つの発光素子を
   有し、 前記第２の光源手段は、前記第１の光源手段の発光素子
   とは異なるタイミングで、前記第２の波長分布を構成す
   る光を発生する少なくとも１つの発光素子を有し、 前記制御手段は、前記第１の光源手段の発光素子の発生
   する光の光量と、前記第２の光源手段の発光素子の発生
   する光の光量とを独立に制御することを特徴とする請求
   項１に記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光源手段は、前記第１の波長
   分布を構成する光を発生する少なくとも１つの光学素子
   を有し、 前記第２の光源手段は、前記第２の波長分布を構成する
   光を発生する少なくとも１つの発光素子を有し、 前記受光手段は、前記第１の光源手段の発光素子の発生
   する光と、前記第２の光源手段の発光素子の発生する光
   とを、その波長の違いに基づいて分離して受光し、 前記制御手段は、前記受光手段の分離受光の結果に対応
   して、前記第１の光源手段の発光素子の発生する光の光
   量と、前記第２の光源手段の発光素子の発生する光の光
   量とをそれぞれ独立に制御することを特徴とする請求項
   １に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記合成手段は、合成した光を少なくと
   も２つの方向に出射し、 前記受光手段は、前記合成手段より出射された２つの方
   向の光のうちの一方を受光することを特徴とする請求項
   １に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記第１の光源手段と第２の光源手段の
   うち少なくとも一方は、 互いに異なる波長の光を発生する複数の発光素子と、 複数の前記発光素子の発生する光を光学的に合成する光
   学素子とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光
   学装置。
6. 【請求項６】 物体に光を照射する照射手段と、 前記物体からの光を受光する物体光受光手段と、 前記物体光受光手段の出力を処理し、前記物体の光学的
   特性に関する情報を出力する処理手段とを備える検出装
   置において、 前記照射手段は、 第１の波長分布を有する光を発生する第１の光源手段
   と、 前記第１の波長分布とは異なる波長領域の第２の波長分
   布を有する光を発生する第２の光源手段と、 前記第１の光源手段と第２の光源手段の出射する光を合
   成する合成手段と、 前記合成手段により合成された光のうち、前記物体に照
   射される前の光を受光する照射光受光手段と、 前記照射光受光手段の出力に対応して前記第１の光源手
   段または第２の光源手段の少なくとも一方の出射する光
   の光量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする
   検出装置。
7. 【請求項７】 前記物体の光学的特性は、前記物体の反
   射率の波長分布であることを特徴とする請求項６に記載
   の検出装置。
8. 【請求項８】 前記物体の光学的特性は、前記物体の反
   射率の波長分布の変化であることを特徴とする請求項６
   に記載の検出装置。
9. 【請求項９】 物体に光を照射する照射手段と、 前記物体からの光を受光する物体光受光手段と、 前記物体光受光手段の出力を処理し、前記物体の光学的
   特性に関する情報を出力する処理手段とを備える検出装
   置において、 前記照射手段は、 第１の波長分布を有する光を発生する第１の光源手段
   と、 前記第１の波長分布とは異なる波長領域の第２の波長分
   布を有する光を発生する第２の光源手段と、 前記第１の光源手段と第２の光源手段の出射する光を合
   成する合成手段と、 前記合成手段により合成された光のうち、前記物体に照
   射される前の光を受光する照射光受光手段とを備え、 前記処理手段は、前記物体光受光手段の出力と前記照射
   光受光手段の出力を割算する割算手段を備えることを特
   徴とする検出装置。