JPH0353103A - 面形状判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要点 マルチビーム光源から出射する放射状に広がる複数の光
ビームまたはスリット光源から出射するスリット光を検
出面に向けて投射し，検出面からの反射光が受光可能な
位置に複数の受光素子、を設け，これら複数の受光素子
の出力信号の組合せに基づいて検出面における面形状を
判別する。１個の光源で面形状の判別が可能となった。

または．検出面からの反射光の通過位置に回折格子を設
けて反射光を集光し，集光位置に受光素子を配置する。

光源，受光素子ともに１個ですむ。

発明の背景 技術分野 この発明は面形状判別装置に関する。

従来技術とその問題点 面形状判別装置の代表例として複写機（コピー●マシン
）における原稿サイズ判別装置がある。原稿サイズ判別
装置の一例が第１４図に示されている。この図は原稿面
ガラス４ｌを上から見たもので，３個の原稿検出センサ
５１，　５２．　５３が原稿面ガラス４ｌの下方におい
て複写機内部に配置されている。各原稿検出センサは光
を面ガラス４１に向けて投射する光源（たとえば発光ダ
イオード）ＬＥＤと面ガラス４ｌまたは原稿からの反射
光を受光する受光素子（たとえばフォトトランジスタ）
ＰＨとを含んでいる。受光素子ＰＨの出力信号のレベル
は原稿の有無によって変化し，たとえば原稿がある場合
にはＬレベルの，無い場合にはＨレベルの出力信号を発
生する。３個のセンサ５１，５２．　５３はそれらの出
力信号の組合せによって各種の原稿サイズを判別しうる
位置に配置されている。センサ５１，　５２．　５３の
出力信号のレベルの組合せと原稿サイズとの関係が第１
５図に示されている。

このような従来の面形状判別装置は上記のように複数の
センサを用いているので．複数個のセンサの光軸調整が
必要であり設置に手間がかかる，複数個のセンサを設置
するための広いスペースが必要となる，そのために面形
状判別装置を利用する装置の小型化が困難である，複数
個のセンサを用いているので高価になる，という問題点
がある。

発明の概要 発明の目的 この発明は，少なくとも光源が１個ですみ，小型化，低
廉化を図り，かつ調整が容易な面形状判別装置を提供す
るものである。

第１の発明による面形状判別装置は，形状を判別すべき
検出面に向けて放射状に広がる複数の光ビームを投射す
るマルチビーム光源，上記検出面の形状判別に必要な上
記検出面からの反射光または透過光を受光可能な位置に
配置された複数の受光素子，および上記複数の受光素子
の出力信号の組合せによって上記検出面における被検出
物体の面形状を判別する手段を備えていることを特徴と
する。

第２の発明による面形状判別装置は，形状を判別すべき
検出面に向けてスリット光を投射するスリット光源，上
記検出面の形状判別に必要な上記検出面からの反射光ま
たは透過光を受光可能な位置に配置された複数の受光素
子，および上記複数の受光素子の出力信号の組合せによ
って上記検出面における被検出物体の面形状を判別する
手段を備えていることを特徴とする。

第１および第２の発明によると，上記の構成によって光
源が１個ですむので．光軸調整が比較的容易となり，手
間取らなくなる。また，従来ほど広いスペースを必要と
しないから装置の小型化に対応可能となり，さらに低廉
化を図ることができる。

第３の発明による面形状判別装置は，形状を判別すべき
検出面に向けて放射状に広がる複数の光ビームを投射す
るマルチビーム光源．上記検出面の形状判別に必要な上
記検出面からの反射光または透過光が通過する位置に配
置され，上記反射光または透過光を集光する集光手段，
上記集光手段によって集光された光を受光可能な位置に
配置された受光素子，および上記受光素子の出力信号に
応じて，上記検出面における被検出物体の面形状判別結
果を表わす信号を出力する判別手段を備えていることを
特徴とする。

第４の発明による面形状判別装置は，形状を判別すべき
検出面に向けて放射状に広がるスリット光を投射するス
リット光源，上記検出面の形状判別に必要な上記検出面
からの反射光または透過光が通過する位置に配置され，
上記反射光または透過光を集光する集光手段，上記集光
手段によって集光された光を受光可能な位置に配置され
た受光素子．および上記受光素子の出力信号に応じて，
上記検出面における被検出物体の面形状判別結果を表わ
す信号を出力する判別手段を備えていることを特徴とす
る。

上記集光手段はたとえば回折格子により実現できる。

第３および第４の発明によると，上記の構成によって光
源および受光素子がともに１個ですむので，光軸調整が
一層容易となり，さらに一層の小型化と低廉化が達成で
きる。

実施例の説明 以下この発明を複写機における原稿（用紙）サイズ判別
装置に適用した実施例について詳述する。

第１図から第３図は第１の実施例を示している。

第１図および第２図において，複写機ｌＯの上面には原
稿面ガラスＩ１があり，複写するときにはこの面ガラス
ｌ１の上に原稿ｌ２が置かれ，その上にカバー１３が被
せられる。複数の光ビームを同時に照射することのでき
るマルチビーム光源ＬＭが複写機ｌＯの内部に，光ビー
ムが検出面（面ガラス１１，原稿ｌ２またはカバー１３
）に対して斜めに投射されるように配置され，かつ固定
される。このマルチビーム光源ＬＭからの複数の出射光
は一平面内において放射状に広がっている。マルチビー
ム光源の具体的構成例については後述する。

一方，検出面からの反射光を受光するための複数の受光
素子Ｐ　　，Ｐ　　，Ｐ　　，Ｐ４が，複写機１　　　
　　２　　　　３ ＩＯの内部において上記反射光を受光可能な位置に配置
されかつ固定されている。マルチビーム光源ＬＭからの
複数の投光ビームの広がり角，マルチビーム光源Ｌ　お
よび受光素子Ｐ　　−Ｐ４の位置Ｍ　　　　　　　　　
　　　　　　　　ｌ関係は，複数の投射光ビームの検出
面における反射位置（Ｑ　　．Ｑ　　，Ｑ　　．Ｑ　　
で示す）が，各１　　２　　３　　４ 種の原稿サイズ（この例ではＢ５，Ａ４，Ｂ４，Ａ３サ
イズ）を判別することが可能となる位置になるように定
められる。

１つの受光素子の受光信号についていうと，原稿ｌ２が
無い場合の受光素子の出力信号のレベルを■　　原稿ｌ
２がある場合の受光素子の出力信号のＡＩ’ レベルをＶ　とすると，一般にｖＡ１〉ｖＡ２が戊りＡ
２ 立つ。そこで，これらのレベルｖＡ１とｖＡ２の中間に
基準レベルＶ。を設定し．受光素子の出力信号を基準レ
ベルＶ。をもつ比較回路（手段）で弁別する。この比較
回路から，受光素子の出力信号のレベルが基準レベルＶ
ｏよりも高い場合にＨレベルの論理出力を，受光素子の
出力信号のレベルが基準レベルＶｏよりも低い場合にＬ
レベルの論理出力をそれぞれ得る。

受光゛素子Ｐ　　−Ｐ４の出力信号レベルと基準レｌ ベルとの比較結果（ＨまたはＬレベル）と原稿サイズＢ
５，Ａ４，Ｂ４およびＡ３との関係が第３図に表わされ
ている。図示しない論理回路（判別手段，ＣＰＵによっ
て実行する場合も含む）によって，上記比較結果から第
３図の論理判別表にしたがって，原稿サイズが判別され
る。

第４図は第２の実施例を示している。第４図は第２図に
示すものと同じように複写機を平面からみた図である。

第２の実施例による複写機の側面図は第１図と同じよう
に表わされる。

第２の実施例では，マルチビーム光源に代えてスリット
光源Ｌｓが用いられている。このスリット光源Ｌｓの詳
細についても後述するが．このスリット光源Ｌ８は２次
元的に一定の角度で発散するスリット光を，斜め下方か
ら検知面（面ガラス１１．その上の原稿ｌ２またはカバ
ー１１）に向けて投射する。スリット光投射光の検知面
における反射位置がＱで示されており，反射位置Ｑは原
稿サイズを判別できる領域にわたってのびている。検知
面からの反射光を受光でき，かつ上記第１実施例と同じ
判別原理により原稿サイズを判別できる受光信号が得ら
れる位置に受光素子Ｐ　　−Ｐ４が配ｌ 置されている。これらの受光素子ｐ　　−ｐ４の受ｌ 光信号のレベルを基準レベルｖｏでレベル弁別すること
，このレベル弁別結果に基づいて第３図の判別表を用い
て原稿サイズを判別することは第１実施例と同じである
。

第５図から第７図は第３の実施例を示している。

この実施例ではマルチビーム光源ＬＭが用いられ，また
１個の受光素子Ｐが配置されている。さらに面ガラス１
１の下面には回折格子（集光ホログラム）２０が固定（
たとえば貼付）されている。

この回折格子２０はマルチビーム光１１１ＬＭの投射光
ビームのうち原稿１２（面ガラス１ｌの上面またはカバ
ー１３）によって反射された光を集光し，受光素子Ｐに
導くように作用する。マルチビーム光源ＬＭの投射光ビ
ームのうち面ガラス１ｌの下面で反射する光はこの回折
格子２０を通過しない。

上記の集光作用を行なう回折格子２０における格子周期
Ａは格子の配列方向（第５図のＢＢ’方向）において順
次異なっており，それは回折格子２０への入射角θ　と
出射角θ２　（第５図に示すよｌ うに光源ＬＭと受光素子Ｐとを結ぶ線に対する平面から
みた角度）とを用いて次のように表わされる。λは光の
波長である。

Ａ−ｍλ／　（　ｓＩｎθ　十　ｓｌｎθ２）ｌ ｍｍＱ，　　１．　　２＋　　・・・ 回折格子２０の出射光が受光素子Ｐの位置（−点）に集
光するようにするためには次式を満たす必要がある。こ
こでＬ　は光源ＬＭから回折格子ｌ ２０までの平面距離，Ｌ２は回折格子２０から受光素子
Ｐまでの平面距離である。

Ｌ　　　ｔａｎθｌｌｌｌｌＬ２ｔａｎθ２ｌ 第６図において．面ガラス１１の上面（原稿ｌ２または
カバー１３）で反射しかつ回折格子２０を通る光は面ガ
ラス１１において次式で表わされるスネルの法則にした
がって屈折される。ここでθ　，θ４３ は入，出射角，ｎ　はガラスの屈折率＋ｎｇは空ｌ 気の屈折率である。

ｓ１ｎθ　／ｓ１ｎθ４　−”ｌ　”０３ 面ガラス１１の厚さに比べて光ビーム径を充分に小さく
することが可能であるから，面ガラス１ｌの下面で反射
する光は回折格子２０を通らず，面ガラス１１の上面で
反射した光のみが回折格子２０を通過するように構成す
ることは容易である。

さて．受光素子Ｐで受光される光は面ガラス１ｌの上面
で反射しかつ回折格子２０によって集光される光である
。面ガラス１１上面での反射光は原稿の有無によりその
強度が変化し．原稿がない場合の方が反射光強度が大き
い。したがって，受光素子Ｐの出力信号のレベルは原稿
サイズによって第７図に示すように変化する。ｖ１はＢ
５サイズ，ｖ２はＡ４サイズ，ｖ３はＢ４サイズ，ｖ４
はＡ３サイズの原稿が置かれたときの受光素子Ｐの出力
レベルを示している。このように，サイズの小さい原稿
ほど出力レベルが大きくなるので，これによって原稿サ
イズを判別することが可能となる。

第ｇ図は第４の実施例を示し，光源としてスリット光源
Ｌｓが用いられている点で第３実施例と異なるのみであ
る。

第９図はマルチビーム光源の一具体例を示している。こ
のマルチビーム光源は出願人が特願昭Ｈ−　１５９５０
２３において提案したものである。

第９図を参照して，ステム２８のほぼ中央の位置にヒー
ト●シンク２Ｂが固定されている。このヒート・シンク
２Ｂはステム２８と一体に形成してもよい。ヒート・シ
ンク２Ｂ上には半導体レーザ・ダイオード◆チップ（Ｌ
Ｄチップ）２１が固定されている。このＬＤチップ２ｌ
はステム２８の中心軸（これが出射光の光軸となる）上
に位置するように設けられている。

ＬＤチップ２ｌの前方には，コリメータ・レンズ２３と
マイクロ・レンズ・アレイ２４とを備えた複合レンズ２
２が配置されている。複合レンズ２２はその両端部にお
いて２つの支持ブロック２５に固定され，これらの支持
ブロック２５はヒート・シンク２Ｂの両側においてステ
ム２８に固定されている。

ＬＤチップ２ｌの後方にフォト●ディテクタ２７がステ
ム２６に固定されている。フォト・ディテクタ２７はＬ
Ｄチップ２ｌの出射光を受光し，ＬＤチップ２１の駆動
回路にフィードバックすることによりＬＤチップ２ｌの
出射光量を一定にするためのものである。

ＬＤチップ２ｌが固定されたヒート・シンク２Ｂ，複合
レンズ２２，この複合レンズ２２が固定されたブロック
２５の全体を覆うようにキャップ２９が設けられ，かつ
キャンシール，接着その他のやり方でステム２８に固定
されている。キャップ２９の頂部には孔３０があけられ
，この孔３０に透明板（プラスチック，ガラスなど；図
示略）が設けられ，窓を構威している。キャップ２９の
前面すべてを開口して，この前面すべてを透明板によっ
て覆うようにしてもよい。複合レンズ２２を通過したレ
ーザ光はこの孔３０を通して外部に出射される。

ＬＤチップ２１，フオト●デイテクタ２７はステム２８
に絶縁して設けられた端子３ｌにワイヤボンデイング等
によって接続されているのはいうまでもない。

複合レンズ２２の説明に先だち，．それを構或するコリ
メータ・レンズ２３およびマイクロ・レンズ・アレイ２
４について個別に説明しておく。

コリメータ●レンズ２３は，レーザ●ダイオード２ｌか
ら出射する発散光をコリメート光に変換するものであり
，たとえばフレネル・レンズ，非球面レンズ等を使用す
ることができる。

マイクロ・レンズ・アレイ２４のいくつかの例が第１０
図に示されている。第ｌＯ図（Ａ）は非球面マイクロ・
レンズ２４ａが一平面板上に一列に配列されて構成され
る平板マイクロ●レンズ・アレイ２４Ａを示している。

第ｌＯ図（Ｂ）はイオン交換法等によって作成された分
布屈折率型のマイクロ・レンス２４ｂが一列に配列され
た平板マイクロ・レンズ・アレイ２４Ｂを，第１０図（
Ｃ）はマイクロ・フレネル・レンズ２４ｃが一平面板上
に一列に配列されて構成されるマイクロ●レンズ●アレ
イ２４Ｃをそれぞれ示している。マイクロ・レンズは一
列でなく縦，横多数列，行にわたって設けてもよい。

第１１図（＾）　．　　（Ｂ）　．　　（Ｃ）　，　　
（Ｄ）は上記のコリメータ●レンズ２３，マイクロ●レ
ンズ・アレイ２４Ａ〜２４Ｃを組合せて構成される複合
レンズの例をそれぞれ示すものである。

第１１図（Ａ）に示す複合レンズ２２Ａは，コリメータ
●レンズとしての平板マイクロ●フレネル●レンズ２３
Ａとイオン交換法によって作成されたマイクロ・レンズ
●アレイ２４Ｂの組合せによって構成されている。平板
マイクロ・フレネル・レンズ２３ＡはＬＤチップ２１か
らの発散光をコリメートする位置に，マイクロ・レンズ
・アレイ２４Ｂは平板マイクロ●フレネル●レンズ２３
Ａによってコリメートされるレーザ光が入射する位置に
それぞれ配置され，適当な結合手段によって相互に固定
されている。

第１１図（Ｂ）に示す複合レンズ２２Ｂは，マイクロ・
フレネル●コリメータ・レンズ２３とマイクロ・レンズ
●アレイ２４Ｂとを１枚の基板上に形成したものである
。たとえばマイクロ・レンズ・アレイ２４Ｂはガラス基
板上の一方の面にイオン交換法によって作製し，同じ基
板の他方の面にマイクロ・フレネル●コリメータ・レン
ズ２３を成形法によって形成することにより１枚の基板
上に一体化された複合レンズ２２Ｂをつくることができ
る。

第１ｌ図＜Ｃ＞に示す複合レンズ２２Ｃは，マイクロ・
フレネル●コリメータ●レンズ２３と複数の非球面マイ
クロ・レンズが形或された非球面マイクロ・レンズ●ア
レイ２４Ａとから構成されている。

プラスチックまたはガラスの１枚の基板上において，Ｌ
Ｄチップ２１からのレーザ光が出射される面にマイクロ
●フレネル・コリメータ●レンズ２３が，他方の面に非
球面マイクロ●レンズ・アレイ２４Ａがそれぞれ成形さ
れることにより複合レンズ２２Ｃが構成される。

第１１図（Ｄ）に示す複合レンズ２２Ｄは，平板レンズ
２３Ｂと非球面マイクロ・レンズ・アレイ２４Ａとから
構成される。平板レンズ２３Ｂはイオン交換法により作
製された分布屈折率型の平板レンズである。この平板レ
ンズ２３Ｂと非球面マイクロ●レンズ・アレイ２４Ａと
を接着によって貼り付けることにより複合レンズ２２Ｄ
が構成されている。

第ｌ２図はスリット光源Ｌｓの具体例を示している。こ
のスリット光源は出願人が特願昭６３−１８５９３８号
および特願昭８３−　１８８２００号に提案したもので
ある。

第１２図において第９図に示すものと同一物には同一符
号が付けられている。スリット光源Ｌｓは，複合レンズ
２２に代えて，スリット光変換ディバイス３４が支持ブ
ロック２５に設けられている。このディバイス３４は透
明基板上に設けられたシリンドリ力ル●レンズ３５を含
んでいる。この構成によって，ＬＤチップ２ｌから出射
されたレーザ光は広がりながらシリンドリカル・レンズ
３５に入射し，スリット光に変換され，所定の角度で広
がりながら窓３０の透明板を通って外部に出射する。

入射光をスリット光に変換する光学系にはシリンドリカ
ル●レンズ３５の他に，第１３図（Ａ）に示すグレーテ
ィング●レンズ３Ｂ，第１８図（Ｂ）に示すシリンドリ
カル●フレネル●レンズ３７等がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で．第１図は複写機の側面図．第２図は同平面図，ｊｉ
３図は原稿サイズ判別論理を示すものである。 第４図はこの発明の第２の実施例を示す複写機の平面図
である。 第５図から第７図はこの発明の第３の実施例を示すもの
で，第５図は複写機の平面図．第６図は同側面図．第７
図は受光信号レベルを示すグラフである。 第８図はこの発明の第４の実施例を示す複写機の平面図
である。 第９図はマルチビーム光源を示す一部切欠き斜視図，第
ｌＯ図（Ａ）は非球面マイクロ・レンズ・アレイの斜視
図．第ｌＯ図（Ｂ）は分布屈折率型マイクロ●レンズ●
アレイの斜視図，第ｌＯ図（Ｃ）はマイクロ●フレネル
●レンズ・アレイの斜視図，第１１図（Ａ）　，　（Ｂ
）　，　（Ｃ）　，　（Ｄ）はそれぞれ複合レンズの例
を示すものである。 第１２図はスリット光源を示す一部切欠き斜視図，第ｌ
３図（Ａ）　，　ＣＢ）はスリット光変換光学系の他の
例を示すものである。 第１４図は従来例を示し．複写機の平面図，第１５図は
従来の原稿サイズ判別論理を示すものである。 ＬＭ・・・マルチビーム光源， Ｌｓ・・・スリット光源， ｐ　　　，ｐ　　　，ｐ　　　，ｐ ｌ　　　　２　　　　３　　　　４ ２０・・・回折格子。 Ｐ・・・受光素子，

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）形状を判別すべき検出面に向けて放射状に広がる
   複数の光ビームを投射するマルチビーム光源、 上記検出面の形状判別に必要な上記検出面からの反射光
   または透過光を受光可能な位置に配置された複数の受光
   素子、および 上記複数の受光素子の出力信号の組合せによって上記検
   出面における被検出物体の面形状を判別する手段、 を備えた面形状判別装置。
2. （２）形状を判別すべき検出面に向けてスリット光を投
   射するスリット光源、 上記検出面の形状判別に必要な上記検出面からの反射光
   または透過光を受光可能な位置に配置された複数の受光
   素子、および 上記複数の受光素子の出力信号の組合せによって上記検
   出面における被検出物体の面形状を判別する手段、 を備えた面形状判別装置。
3. （３）上記スリット光が放射状に広がるものである、請
   求項（２）に記載の面形状判別装置。
4. （４）形状を判別すべき検出面に向けて放射状に広がる
   複数の光ビームを投射するマルチビーム光源。 上記検出面の形状判別に必要な上記検出面からの反射光
   または透過光が通過する位置に配置され、上記反射光ま
   たは透過光を集光する集光手段。 上記集光手段によって集光された光を受光可能な位置に
   配置された受光素子、および 上記受光素子の出力信号に応じて、上記検出面における
   被検出物体の面形状判別結果を表わす信号を出力する判
   別手段、 を備えた面形状判別装置。
5. （５）形状を判別すべき検出面に向けて放射状に広がる
   スリット光を投射するスリット光源、上記検出面の形状
   判別に必要な上記検出面からの反射光または透過光が通
   過する位置に配置され、上記反射光または透過光を集光
   する集光手段、 上記集光手段によって集光された光を受光可能な位置に
   配置された受光素子、および 上記受光素子の出力信号に応じて、上記検出面における
   被検出物体の面形状判別結果を表わす信号を出力する判
   別手段、 を備えた面形状判別装置。
6. （６）上記集光手段が回折格子である請求項（４）また
   は（５）に記載の面形状判別装置。