JPH0576072B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を利用して紙の枚数と紙の
側端の形状を精度良く検知する紙測定装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来から、紙の枚数の計測には紙幣枚数カウン
タ等に採用されている方式が、多く使用されてい
る。この方式は、重ねた紙幣の中央部分を固定し
ておいて、その端を金属片でさばき、そこに光を
照射して、光のフリツカを光電素子により検知す
ることによつて紙幣の枚数を計数するものであ
る。しかし、この方法は紙幣より薄い紙に使用す
ることはできない。何故ならば、金属片によるさ
ばきによつて紙が破れてしまうからである。一
方、紙幣よりも熱い紙の場合にも、金属片のさば
きによつて紙が折れてしまい満足のいく計数は行
えない。

これに対し、近年、これら従来の接触式紙枚数
計の欠点を解決するため、紙に物理的な接触を与
えずに光学的方法のみによつて紙の枚数を計数す
る方法が採用されて来ている。その一例が特公昭
57−10475号に開示されているが、これを第５図
により説明する。

印刷加工物３、例えば印刷され折られ製箱機に
よつて糊づけされた紙器の１包や印刷物の折り丁
などの背の部分を下にしたものを、スリツトを有
する架台４の上に縦方向に載せる。電球１からの
光をスリツトを通して印刷加工物３の底面に照射
させる。ホトトランジスタ等の光電変換素子５に
よりその反射光を受光して、デジタルカウンタ１
０により前記加工部３の数を計数する。この発明
に於いては、照射光線の反射が困難で計数のむず
かしかつた印刷加工物を縦方向に並列すると共に
光源の照射角を変化させ、反射光を光電変換素子
により捕らえ計数を行つている。その最適な照射
角は、印刷加工物の濃度に応じて次の様に決定さ
れた。

反射濃度 0.8〜1.0 θ：42° 1.0〜1.2 θ：30° 光沢物 θ：45° 〔発明が解決しようとする課題〕 前述の特公昭57−10475号公報に記載された光
学式紙枚数計数装置による計数では、第６図に示
す様に、重ねた紙３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ
……の側面の垂直方向に対して照射角θ（前記特
許公報に於いては、30°〜45°）を為す方向から光
を紙の側面に照射している。そして光が照射され
ている明部と紙の影になつて光が全く当たらない
暗部（第６図に於て斜線が付された表面部分）
を、紙の側面の垂直方向に設置した光電素子によ
り検出し、その明暗の変化により紙の枚数を計数
している。

しかしながら、紙の側面の断面が角張つている
る場合には、従来の枚数計によつても紙の枚数を
計数する事は可能であつたが、紙の側面が円状で
ある場合には、紙の側端部の影が明瞭に発生しな
いので、実際上その計測は困難であつた。

更に、紙の側面の配列が第７図に示される様に
不規則であつて、紙３ｇ及び３ｈの様にその側端
が紙３ｆの影になつてしまう場合、図に於て斜線
が付された表面部分が示す様に、これらの紙の側
端部には光が当たらず、その結果これらの紙は計
数されなかつた。

又、紙３１が紙３ｉ，３ｊ，３ｋの側端部を覆
つている様な第８図にしめされる状態の場合、特
公昭57−10475号公報に記載された枚数計は、明
るい部分を検出するのみで、紙３１が他の３枚の
紙の側端を覆つているという異常状態を検出する
ことは不可能であつた。

一方、これまで述べて来たように、従来の紙の
枚数測定は紙の側面に斜めから光を照射する事に
よつて行われている。しかしながら、一枚毎の紙
の側端の形状をこの様な方法で測定することは不
可能であるので、従来、紙の側端の形状や紙の厚
さを測定する装置は存在していなかつた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、レーザ光を発生させる光源、偏光ビ
ームスプリツタ、４分の１波長補正部品、凸レン
ズ、及び光検出器とを有し、 前記光源が発生させた前記レーザ光を前記偏光
ビームスプリツタに当てて水平直線偏光成分のみ
を透過させ、更にそれを前記４分の１波長補正部
品により円偏光に変換させ、それを前記凸レンズ
を介して、重ねた紙の側端に照射させ、 その入射光と前記側端での反射光との軸が一致
する様に、前記光源、前記偏光ビームスプリツ
タ、前記４分の１波長補正部品及び前記凸レンズ
を配置し、 前記反射光が前記軸に対して垂直の方向に反射
する様に、前記偏光ビームスプリツタを配置し
て、 前記偏光ビームスプリツタにより円偏光の前記
反射光を垂直直線偏光の光に変換させ、それが前
記光検出器に入射する様に前記光検出器を配置
し、 前記入射光と前記紙の側端部を相対的に移動さ
せる機構を設けた 事を特徴とする紙測定装置により、前述の課題を
解決している。

〔作用〕

本発明の紙測定装置においては、レーザ光の水
平直線偏光成分のみを抽出し、それを円偏光に変
換させてそれを重ねた紙の側面に垂直に照射さ
せ、その反射光の円偏光成分を垂直直線偏光に変
換しそれを光検出器により検出して紙の枚数や紙
の側端の形状を正確に検知している。

レーザ光は被測定物である重ねた紙の側面に垂
直に照射されるが、その照射面つまり紙の側端面
が入射光に対して垂直となる場合に反射光が最大
となり、その照射面が入射光に対して傾いた状態
で反射光は弱くなる。この為、反射光の強度は紙
の側端の形状に対応して変化するので、これを計
測することに依つて、紙の側端の微細な形状や紙
の枚数を正確に検知することが出来る。

この様に、本発明の紙測定装置は、斜めから光
を照射させて影を発生させる従来の紙測定装置と
は異なり、反射面の傾き量による反射量の大小を
検知しているので、斜めから光を当てたときに発
生する影の部分に存在する紙やその側端が円状で
明確な影が発生しなかつた紙なども精度良く計測
することが出来る。更に、自然光の光源を用いた
従来の測定装置は、自然光の波長範囲が広いため
外部からの光ノイズに弱いという欠点があつた。
これに対し、本願発明の紙測定装置は、波長が単
一であるレーザ光を用いているので、その波長の
反射光を干渉フイルタ等で選別して検出できるた
めに、外部からの光ノイズの影響を受けないと言
う特徴がある。

〔実施例〕

第１図に基づいて本発明の第一実施例を説明す
る。

光源であるHe−Neレーザ６（波長633nm、出
力1mW）から直線偏光のレーザ光を発生させ、
偏光子Glanthomsonプリズム７により正確に水
平方向に直線偏光させる。次に、このレーザ光を
偏光ビームスプリツタ８に当てて水平方向の偏光
成分のみを透過させる。この透過光の位相を、マ
イカ又は水晶により形成された４分の１波長板９
により45°回転させて円偏光にする。そしてこの
レーザ光を凸レンズ２により焦点を絞り、直進テ
ーブル１１上に縦に重ねた紙３の側面に照射す
る。この直進テーブル１１を駆動機構１２により
直進運動させることにより、このテーブルの上に
載せられた紙の側面が端から端までレーザ光によ
り走査させることが可能になる。

紙３の側端部で反射した光は再びレンズ２によ
つて集光され、４分の１波長板９に当てられる。
これによつて光の位相が更に45°回転してその偏
光が垂直方向の直線偏光となる。次に、この光が
偏光ビームスプリツタ８を通過する際、垂直方向
の偏光成分は直角に曲げられる。そしてこの光が
凸レンズ１５により集光されて、光検出器５に焦
点を結ぶ。この光検出器５が反射光の明暗を測定
し、これにより紙の枚数や紙の側端部の形状が計
測される。

この実施例に於いては、４分の１波長補正部品
には４分の１波長板を用いたが、フレスネルロー
ブ等の使用も可能である。

又、偏光子７を用いてレーザ光を正確に水平に
直線偏光させているが、半導体レーザなどにより
発生される直線偏光特性の良好なレーザ光を用い
る場合には、偏光子７は省略することも出来る。

この方法により、重ねた名刺を測定した結果の
一部が第３図に示されている。この図で、縦軸は
光検出器の出力Ｖを示し、横軸は重ねた紙の側端
に沿つた距離を示す。このによると名刺と名刺の
隙間及び0.15mmの一枚の名刺の厚さがきわめて明
確に観察され、その結果名刺の枚数が正確に計数
される。更に左から数えて１〜５枚目の紙につい
て示されるように、一枚毎の名刺の側面の形状も
明瞭に示されている。一方左から数えて６、７及
び８枚目の紙には、第８図のような紙の並びの異
常があることが判る。この紙の並びの異常を正常
に並び替えて再度測定した結果が第９図に示され
ている。この場合には１〜８枚目までの紙の形状
が正確に示されていて、当然に紙の枚数も正確に
計数される。

同様な方法によりコピー用紙を四つ折りにして
重ねたものを測定した結果が、第４図に示されて
いる。この図に於いても、縦軸と横軸の単位は第
３図の場合と同様である。この場合に於いては、
紙の側端が円上であるにも拘らず紙と紙との間の
隙間及び一枚毎の紙の形状が明瞭に示されてい
る。しかもその分解能は1μmにも達している。

次に、第２図に基づいて本発明の第二実施例を
説明する。

この実施例に於いては、第一実施例に於ける偏
光子７、偏光ビームスプリツタ８及び４分の１波
長板９がホログラフイツクプレート１３に置き換
えられている。更にHe−Neレーザ６は半導体レ
ーザ１６に置き換えられ、光検出器５は半導体レ
ーザ１６から１mm離れた位置に配置され半導体レ
ーザ１６と一体にマウントされている。

第一実施例に於けるこれらの構成部分が一枚の
ホログラフイツクプレートにより置換されている
ので、この第二実施例に於ける計数装置は極めて
コンパクトに構成されている。

以上第一、第二何れの実施例の計数装置に於い
ても、入射レーザ光と紙の側端部の相対位置を変
化させるために、紙を載せた直進テーブルを移動
させたが、その代わりにレーザ光源を移動させて
もよい。

又、レーザ光をフイルタに透過させて単一波長
のみを測定に使用することによつて測定のＳ／Ｎ
比を向上させることも可能である。

更に、オートフオーカシング素子を用いて、ス
ポツトサイズが1μmの径で絶えず紙の側面に照射
されるようにして、焦点のずれを自動的に補正す
る様にすれば測定精度は更に向上する。

〔発明の効果〕

本発明の紙測定装置は次のような効果を有す
る。

(1) 第一実施例の測定結果（第３図及び第４図）
からも判る様に、紙側端の形状が正確に検出で
きるので、正規のエツジ断面形状を有していな
い不良品や、第７図や第８図に示すような紙が
正しく並んでいない異常状態が容易に検出され
る。この時アラーム等によつてこの異常状態を
警告し、作業者が異常配列にある紙を正しく並
び替え再度枚数計測を行うことが出来るように
することも可能である。

加えて、一枚毎の紙の厚さも正確に測定でき
る。

又、紙側端の断面が円形状である場合、また
それが折れ曲がつている場合でも、確実にその
状態が検出されるので、紙の枚数を数え間違え
ることなく正確に計数する事ができる。しか
も、従来の紙枚数計によつて計数可能な紙の厚
さの範囲が極めて狭い範囲であつたり、紙の厚
さ毎に種類の異なつた紙枚数計を必要としたの
とは異なり、本発明の紙測定装置は一台で広範
囲の厚さ（0.1mm以上であれば如何なる厚さで
も）の紙の枚数を正確に計数する事が出来る。

(2) レーザ光の直線偏向と円偏向の関係を利用し
たために従来の紙枚数計に比較して、測定感度
及び測定分解能が格段に向上した。さらにその
レーザ光源に固体レーザを用いた場合には紙測
定装置の小型化も実現できる。

(3) レーザ光源から紙の側面に照射させる入射光
とそこからの反射光との軸を共通に保つた状態
で計測を行うので、光を斜めに入射させ又その
入射角を変化させる機構が不必要となり、紙測
定装置の構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例を示す。第２図
は、本発明の第二実施例を示す。第３及び４図
は、第一実施例の測定結果を示す。第５図は、従
来の紙枚数計を示す。第６図は、従来の紙枚数計
による紙枚数測定の原理を説明する図である。第
７及び８図は、束ねた紙の側端面の断面図であ
る。第９図は、本発明の紙枚数計による紙の測定
結果である。 １……電球、２，１４，１５……レンズ、３…
…束ねた紙、３ａ〜３ｌ……紙、４……架台、５
……光電変換素子、６……He−Neレーザ、７…
…偏光子、８……偏光ビームスプリツタ、９……
４分の１波長板、１０……デジタルカウンタ、１
１……直進テーブル、１２……送り機構、１３…
…ホログラフイツクプレート、１６……半導体レ
ーザ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光を発生させる光源、偏光ビームスプ
   リツタ、４分の１波長補正部品、凸レンズ、及び
   光検出器とを有し、 前記光源が発生させた前記レーザ光を前記偏光
   ビームスプリツタに当てて水平直線偏光成分のみ
   を透過させ、更にそれを前記４分の１波長補正部
   品により円偏光に変換させ、それを前記凸レンズ
   を介して、重ねた紙の側端に照射させ、 その入射光と前記側端での反射光との軸が一致
   する様に、前記光源、前記偏光ビームスプリツ
   タ、前記４分の１波長補正部品及び前記凸レンズ
   を配置し、 前記反射光が前記軸に対して垂直の方向に反射
   する様に、前記偏光ビームスプリツタを配置し
   て、 前記偏光ビームスプリツタにより円偏光の前記
   反射光を垂直直線偏光の光に変換させ、それが前
   記光検出器に入射する様に前記光検出器を配置
   し、 前記入射光と前記紙の側端部を相対的に移動さ
   せる機構を設けた 事を特徴とする紙測定装置。 ２ 偏光子を備えた事を特徴とする請求項１に記
   載の紙測定装置。 ３ 前記偏光ビームスプリツタにより反射された
   前記反射光を凸レンズにより前記光検出器に集光
   させた事を特徴とする請求項１又は２に記載の紙
   測定装置。 ４ フイルタを透過させて選択した単一の波長光
   のみを紙の側面に入射させた事を特徴とする請求
   項１，２，３又は４に記載の紙測定装置。 ５ オートフオーカシング素子を備えた事を特徴
   とする前記何れかの請求項に記載の紙測定装置。 ６ レーザ光源が半導体レーザである事を特徴と
   する前記何れかの請求項に記載の紙測定装置。 ７ レーザ光を発生させる光源、ホログラフイツ
   クプレート、凸レンズ、及び光検出器とを有し、 前記光源が発生させた前記レーザ光を前記ホロ
   グラフイツクプレートに透過させて水平直線偏光
   成分を選択しかつそれを円偏光に変換させ、それ
   を前記凸レンズを介して重ねた紙の側端に照射さ
   せ、 前記紙による円偏光の反射光を前記ホログラフ
   イツクプレートに通過させて垂直直線偏光の光の
   変換させて、それを前記光検出器に到達する様に
   構成し、かつ 前記紙の側端と前記側端に入射する前記レーザ
   光の相対位置を変化させる機構を設けた 事を特徴とする紙測定装置。 ８ フイルタにより単一波長光のみを利用する様
   にさせた事を特徴とする請求項７に記載の紙測定
   装置。 ９ オートフオーカシング素子を備えた事を特徴
   とする請求項７又は８に記載の紙測定装置。 １０ レーザ光源が半導体レーザである事を特徴
   とする請求項７，８又は９に記載の紙測定装置。