JPH1062161A - 測距センサ、測距ユニット並びに紙葉類搬送装置、自動検査装置及び印刷装置 - Google Patents

測距センサ、測距ユニット並びに紙葉類搬送装置、自動検査装置及び印刷装置

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JPH1062161A
JPH1062161A JP23835996A JP23835996A JPH1062161A JP H1062161 A JPH1062161 A JP H1062161A JP 23835996 A JP23835996 A JP 23835996A JP 23835996 A JP23835996 A JP 23835996A JP H1062161 A JPH1062161 A JP H1062161A
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JP
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light
distance measuring
measuring sensor
distance
position detector
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Application number
JP23835996A
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English (en)
Inventor
Yukinori Kitagawa
Kenji Takemura
幸範 北川
賢治 武村
Original Assignee
Omron Corp
オムロン株式会社
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 光位置検出器(PSD)を用いた測距センサ
において、測定対象物までの距離に比例した高精度の出
力を得る。 【解決手段】 測定対象物24の距離変化に伴う光位置
検出器(1次元PSD)18における光スポットの移動
方向をX軸方向とするとき、光位置検出器18の信号端
子がY軸方向に位置する辺から引き出されるように光位
置検出器18を配置する。光位置検出器18のY軸方向
の両側は遮光マスクで覆うことによって遮光領域20
a、20bが形成されており、遮光領域20a,20b
間に受光面が露出している。測定対象物24の距離Lが
変化すると、光スポットは受光面上をX軸方向へ移動
し、受光面(露出領域)で受光されている光スポットの
光重心位置は距離Lと比例した量だけY軸方向へ移動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、光位置検出器
(PSD)を用いて測定対象物までの距離を計測する測
距センサ及び測距ユニットに関する。特に、光位置検出
器の受光面上に所定形状の遮光領域を設けることにより
受光領域を限定し、出力のリニアリティを高めるように
した測距センサ及び測距ユニットに関する。また、当該
測距センサ又は測距ユニットを用いた紙葉類搬送装置、
自動検査装置及び印刷装置に関する。

【0002】

【従来の技術】

(第1の従来例)光位置検出器(PSD)を用いた従来
の測距センサ1においては、図1に示すように、発光ダ
イオード等の発光素子2から出射した光ビームrを投光
レンズ3で絞って測定対象物4に投射し、測定対象物4
で反射した光ビームrを受光レンズ5で集光させて1次
元の光位置検出器6の受光面上に光スポットを結像さ
せ、三角測距の原理に基づいて位置検出器上の結像位置
から測定対象物4の距離を求めている。

【0003】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光位置
検出器6を用いて三角測距の原理に基づいて距離計測を
行なう測距センサ1によれば、測定対象物4までの距離
Lと光位置検出器6上の結像位置(座標)Xとの間には
L=K/X(但し、Kは測距センサ1の光学的配置から
決まる定数である)の関係があり、測距センサ1からは
光位置検出器6上の結像位置Xに比例した信号(すなわ
ち、位置検出器から出力された2つの電流値の比や差な
どを信号処理回路で求めたもの)が出力されているか
ら、測距センサ1から出力されている測距信号は測定対
象物4の距離Lに反比例しており、距離Lが大きくなる
と測距センサ1による距離計測の分解能が悪くなる。こ
のため、測定対象物4の距離Lに比例したリニア出力を
得るためには、信号処理回路にリニアリティ補正回路を
接続する必要があり、測距センサ1の小型化、低コスト
化が困難であるという問題があった。

【0004】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、光位置検出
器を用いた測距センサにおいて、補正回路を要すること
なく測定対象物の距離と線形関係にあるリニア出力を得
られるようにすることにある。

【0005】

【発明の開示】請求項1に記載の測距センサは、投光部
から出射された投射光を測定対象物に投射し、測定対象
物により反射された反射光を受光部で受光することによ
り、測定対象物の距離を計測する測距センサにおいて、
前記受光部を構成する光位置検出器を、その電気信号取
出し方向が測定対象物の距離変化に対応して受光面上で
反射光が移動する方向に対して非平行となるように配置
し、反射光によって光位置検出器の受光面上に形成され
る光スポットの移動に伴って電気信号の取出し方向に光
重心移動を与えるように、前記受光面上に遮光領域を形
成したことを特徴としている。

【0006】請求項1に記載の発明にあっては、光位置
検出器の電気信号取出し方向が測定対象物の距離変化に
対応して受光面上で反射光が移動する方向に対して非平
行となるようにし、反射光によって光位置検出器の受光
面上に形成される光スポットの移動に伴って電気信号の
取出し方向に光重心移動を与えるように、前記受光面上
に遮光領域を形成しているので、この遮光領域のパター
ンを適切に設計することにより、リニアリティ補正回路
を用いることなく、測定対象物の距離と線形関係にある
リニア出力を得ることができる。

【0007】従って、リニアリティ補正回路が必要な
く、信号処理部の構成を簡略にすることができ、測距セ
ンサを小型化し、低コスト化することができる。

【0008】また、光位置検出器の受光面を遮光領域で
覆う構成とすることにより、光位置検出器の受光面の形
状を単純にすることができ、製造効率を向上させ、製造
コストを安価にできる。

【0009】請求項2に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、前記遮光領域は、光位置検出
器を構成する受光チップの製作工程において形成された
マスクであることを特徴としている。

【0010】この実施態様においては、受光チップの製
作工程においてマスクによって遮光領域を形成している
ので、遮光領域を受光チップの製作工程において製作す
ることができ、遮光領域を簡略かつ精密に製作すること
ができる。また、遮光領域の製作が合理化されるので、
コストも安価にできる。

【0011】請求項3に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、測定対象物により反射された
反射光を、ピンホールもしくはスリットを通過させた
後、遮光領域を有する光位置検出器の受光面に入射させ
るようにしたことを特徴としている。

【0012】この実施態様にあっては、光位置検出器の
前方にピンホールもしくはスリットを設けているので、
レンズによる収差がなく、光位置検出器からの出力のリ
ニアリティを高精度化することができ、測距センサによ
る計測精度を高めることができる。

【0013】請求項4に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、前記投光部は、発光素子とス
リットによって構成されていることを特徴としている。

【0014】この実施態様でも、投光部にスリットを設
けているので、受光面上にはスリット状の光スポットを
形成でき、光位置検出器からの出力のリニアリティを高
精度化することができ、測距センサによる計測精度を高
めることができる。

【0015】請求項5に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、前記投光部は、発光素子と投
光レンズとスリットによって構成されていることを特徴
としている。

【0016】この実施態様では、投光レンズによって集
光させた光ビームをスリットで細長い光ビームに整形す
ることができるので、光の利用効率を向上させることが
でき、測距センサの感度を向上させることができる。

【0017】請求項6に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、前記投光部はシリンドリカル
レンズを備え、当該シリンドリカルレンズは、その軸線
方向を、測定対象物の距離変化に伴って光位置検出器の
受光面上で光スポットが移動する方向にほぼ直交する方
向に向けて配置されていることを特徴としている。

【0018】この実施態様は、投光部にシリンドリカル
レンズを備えているから、投光素子から出射された光ビ
ームはシリンドリカルレンズによって一方向に細く集光
され、光ビームは細長い断面形状に変換される。従っ
て、投光部から出射される光をスリット状の領域に集め
ることができ、スリットを用いるよりも、あるいはスリ
ット単独の場合よりも、受光部における光強度を高め、
測距センサの感度を高めることができる。

【0019】請求項7に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、少なくとも前記投光部の発光
素子と前記受光部の光位置検出器とを一体にパッケージ
ングした測距センサであって、1つの発光素子に対し
て、複数の光位置検出器が設けられていることを特徴と
している。

【0020】請求項8に記載の実施態様は、請求項1記
載の測距センサにおいて、少なくとも前記投光部の発光
素子と前記受光部の光位置検出器とを一体にパッケージ
ングした測距センサであって、複数の発光素子と複数の
光位置検出器とが設けられていることを特徴としてい
る。

【0021】請求項7又は8に記載の実施態様によれ
ば、投光部と受光部の一部を一体にまとめることができ
るので、距離センサをコンパクト化できる。しかも、1
つの発光素子に対して複数の光位置検出器を設けたもの
では、検出距離の長距離化(ワイドレンジ化)を図るこ
とができる。また、発光素子や光位置検出器を複数ずつ
設けた測距センサでは、1次元状や2次元状の測距が可
能になる。

【0022】請求項9に記載の測距ユニットは、請求項
1〜8に記載の測距センサをアレイ状に配列させたこと
を特徴としている。

【0023】請求項9に記載の測距ユニットにあって
は、1次元状や2次元状の測距が可能になり、測距領域
を広くすることができる。また、予め測距センサをアレ
イ状に配列しているので、測距ユニットをコンパクトに
まとめることができる。

【0024】請求項10に記載の紙葉類搬送装置は、請
求項1〜8に記載の測距センサ又は請求項9に記載の測
距ユニットを備え、前記測距センサ又は測距ユニットに
よって紙やシート等の紙葉類の厚さ又は枚数を検出する
ことを特徴としている。

【0025】本発明にかかる測距センサや測距ユニット
を用いることにより、長距離においても測定対象物の距
離を高精度で検出できるので、紙葉類搬送装置に本発明
の測距センサや測距ユニットを用いると、離れた位置か
らでも紙葉類の厚さや枚数を検出できる。また、リニア
出力を得られるので、紙葉類搬送装置の信号処理回路も
簡単になる。

【0026】請求項11に記載の自動検査装置は、請求
項1〜8に記載の測距センサ又は請求項9に記載の測距
ユニットを備え、前記測距センサによって検査対象物を
検出することにより、当該検査対象物の欠陥や寸法等の
検査項目を検出することを特徴としている。

【0027】自動検査装置に本発明の測距センサや測距
ユニットを用いると、リニア出力を得られるので、自動
検査装置の信号処理回路も簡単になる。

【0028】請求項12に記載の印刷装置は、請求項1
〜8に記載の測距センサ又は請求項9に記載の測距ユニ
ットを備え、測距センサによって紙やシート等の紙葉類
の残量を検出することを特徴としている。

【0029】印刷装置に本発明の測距センサや測距ユニ
ットを用いると、リニア出力を得ることができるので、
印刷装置の信号処理回路を簡単にできる。

【0030】

【発明の実施の形態】

(第1の実施形態)図2は本発明の一実施形態による測
距センサ11の光学系の配置(センサ部12)を示す図
である。測距センサ11のセンサ部12は投光部14と
受光部15とからなる。投光部14は、発光ダイオード
や半導体レーザー素子のような発光素子16と、発光素
子16から出射された光ビームrをほぼコリメート光に
変換して測定対象物24に向けて照射する投光レンズ1
7とからなる。受光部15は、1次元の光位置検出器
(PSD)18と、測定対象物24で反射された光ビー
ムrを透過させて光位置検出器18へ導くための受光レ
ンズ19とからなっている。ここで投光レンズ17と受
光レンズ19とは基線長Bだけ離して同一面内に配置さ
れ、光位置検出器18は受光レンズ19からfの距離に
配置されている。

【0031】光位置検出器18は、図3に示すように、
長方形状に形成された受光面21の一部を所定パターン
の遮光領域20a,20bによって覆われている。この
実施形態では、遮光領域20a,20bは、光位置検出
器18の受光チップを半導体製造工程により製作する工
程において、フォトレジスト等のマスキング材料によっ
て受光面21に形成された遮光マスクで製作されてい
る。従って、受光チップの製造工程において同時に遮光
領域20a,20bを形成することができ、製造効率を
高くでき、製造コストを低減できる。ここで、測定対象
物24の距離Lが変化するとき、受光面21上の光スポ
ット25が移動する方向にX軸方向を定め、受光面21
を含む平面においてX軸と直交する方向をY軸方向とす
る。光位置検出器18のY軸方向に位置する辺からは、
信号端子23a,23bが引き出されている。

【0032】しかして、発光素子16から出射された光
ビームrは投光レンズ17でほぼコリメート光に変換さ
れ、投光レンズ17の光軸に沿って測定対象物24に投
射される。測定対象物24で反射された光ビームrは、
受光レンズ19を通過して光位置検出器18上に結像さ
れ、受光面21には光スポット25が生成される。

【0033】図4は上記測距センサ11の回路構成を示
すブロック図である。測距センサ11は、センサ部12
と処理回路部13とからなる。センサ部12は、上記の
ように投光部14と受光部15とからなっている。処理
回路部13は、同期信号発生回路26、発光素子駆動回
路27、2つのI/V(電流/電圧)変換回路28a,
28b、増幅率の等しい2つの増幅回路29a,29b
および除算処理回路30からなる。

【0034】しかして、同期信号発生回路26から発光
素子駆動回路27に同期トリガ信号が出力されると、発
光素子駆動回路27は同期トリガ信号に同期して発光素
子16を発光させる。発光素子16から出射された光ビ
ームrは投光レンズ17を通過して測定対象物24に投
射される。測定対象物24で反射された光ビームrは受
光レンズ19を通して光位置検出器18の上に結像す
る。光位置検出器18の信号端子23a,23bからは
受光面21で受光している光スポット(遮光領域で遮ら
れていない部分)の光重心位置Gと信号端子23a,2
3bが設けられている辺までの距離YG,Yh−YG(但
し、YGは光スポットのY軸方向の座標、Yhは受光面2
1のY軸方向における寸法)に比例した受光電流I1,
I2が出力される。光位置検出器18の信号端子23
a,23bに流れる受光電流I1,I2はI/V変換回
路28a,28bで受光電流I1,I2に比例した電圧
に変換され、増幅回路29a,29bで増幅されて除算
処理回路30へ電圧信号V1,V2が出力される。除算
処理回路30は、同期信号発生回路26の同期トリガ信
号と同期して、電圧信号V1,V2の商V1/V2を演
算し、測距信号Sとして出力する。

【0035】つぎに、本発明による測距センサ11の原
理を説明する。図5は2箇所の遮光領域20a,20b
によって覆われた受光面21を有する光位置検出器18
を示す図である。ここで、無限遠点にある測定対象物2
4で反射した光ビームrにより光位置検出器18上に生
じる光スポット25の光重心位置GをX軸方向の原点と
する。また、一方の遮光領域20aと受光面21の露出
領域との境界線が、y1=y1(X)で表わされ、他方の
遮光領域20bと受光面21との境界線が、y2=y2
(X)で表わされるとすると、これらの境界線y1,y2
は、 y2(X)+y1(X)=2(Yh・X)/(X+A・B・f) … となるように設計されている。ここに、Aは適当な定
数、Yhは受光面21の高さ、Bはセンサ部12の基線
長、fは受光レンズ19と光位置検出器18の距離であ
る。従って、境界線y1とy2の決め方には、かなりの
自由度がある。

【0036】いま、X軸方向では光位置検出器18上の
位置XGに光スポット25が結像されているとすると、
Y軸方向では、受光面21上のy1からy2までの範囲
(遮光領域20a,20bで遮光されていない領域)で
光スポット25の光が受光される。従って、光スポット
25のY軸方向における光重心位置YG(XG)は、上記
式より、 YG=(y1(XG)+y2(XG))/2 =(Yh・XG)/(XG+A・B・f) … となる。

【0037】このとき、光位置検出器の信号端子23
a,23bから出力される受光電流I1,I2は、光ス
ポット25の光重心位置YGで決まり、式を用いる
と、 I1=K・(Yh−YG(XG)) =K・(Yh・A・B・f)/(XG+A・B・f) I2=K・yG(XG) =K・(Yh・XG)/(XG+A・B・f) となる。従って、除算処理回路30から出力される測距
信号Sは、 S=I1/I2 =(A・B・f)/XG … に比例することになる(比例定数を1とした)。ここで
測定対象物24の距離Lと光スポット25の結像位置X
Gとの間には、 L=B・f/XG … の関係があるから、式を式に代入すると、 S=A・L となる。よって、測定対象物24の距離Lに比例したリ
ニア出力を得ることができる。

【0038】従って、光位置検出器を用いた本発明の測
距センサ11によれば、リニアリティ補正回路を用いる
ことなくリニア出力を得ることができる。

【0039】(第2の実施形態)図6は本発明の別な実
施形態による測距センサ31の構成を示すブロック図で
ある。この測距センサ31にあっては、減算回路32で
増幅回路29a,29bの出力V1,V2の差V1−V
2を求め、加算回路33でV1,V2の和V1+V2を
求め、除算回路34でこれらの商(V1−V2)/(V
1+V2)を求めて測距信号Sとして出力するようにし
ている。

【0040】この場合には、遮光領域20aと受光面2
1との境界y1(X)と遮光領域20bと受光面21との
境界y2(X)を、 y1(X)+y2(X)=2(C・B・f+X)・Yh/(2X) … となるように決定する。ここで、Cは適当な定数であ
る。このとき、光スポット25の光重心位置GのY座標
YGは、式を用いると、 YG=(y1(X)+y2(X))/2 =(C・B・f+XG)・Yh/(2XG) … となる。除算回路34から出力される測距信号Sは、 S=〔YG−(Yh−YG)〕/〔YG+(Yh−YG)〕 =(2YG−Yh)/Yh … となるから、この式のYGに式を当てはめると、測
距信号Sは、 S=C・B・f/XG =C・L となる。従って、このような構成によっても測定対象物
24の距離Lに比例したリニア出力を得ることができ
る。

【0041】なお、詳細は省略するが、容易に確かめら
れるように、V1−V2、V1/(V1+V2)、V2
/(V1+V2)などによって求めた値を測距信号Sと
して出力する場合も、容易に必要な双曲線を求めること
ができる。

【0042】(第3の実施形態)図7に示すものは本発
明のさらに別な実施形態による測距センサ35の光学系
を示す概略構成図である。この測距センサ35にあって
は、投光部14においては、投光レンズ17を発光素子
16と対向させて配置してあり、受光部15において
は、遮光領域20a,20bを形成された光位置検出器
18と対向させてスリット22を開口された図8のよう
な孔あき板36を配置している。もちろん、孔あき板3
6には、スリット22でなく、ピンホールを開口してい
てもよい。

【0043】しかして、発光素子16から出射された光
ビームrは投光レンズ17を通過して測定対象物24に
照射される。測定対象物24で反射された光ビームr
は、孔あき板36を通過することによって矩形状(もし
くは、ピンホールの場合には、円形状)の光スポット2
5として光位置検出器18上に結像される。

【0044】この測距センサ35にあっては、受光レン
ズを用いていないので、コストを安価にでき、また受光
レンズによる収差も避けることができる。特に、スリッ
ト22を有する孔あき板36を用いることによって光ス
ポット25の形状を単純にできるので、遮光領域20
a,20bの形状を簡略にでき、計測精度を高くでき
る。

【0045】(第4の実施形態)図9は本発明のさらに
別な実施形態による測距センサ37を示す概略構成図で
ある。この測距センサ37にあっては、投光部14にお
いて発光素子16に対向させてスリット22を有する孔
あき板36を配置し、受光部15において光位置検出器
18と対向させて受光レンズ19を配置している。

【0046】しかして、発光素子16から出射された光
ビームrはスリット22を通過することによって細長い
スリット状の光ビームrとして測定対象物24に照射さ
れる。こうして測定対象物24の表面に照射されたスリ
ット状の光ビームrの像は受光レンズ19により光位置
検出器18の表面に結像され、光位置検出器18の表面
にはスリット状の光スポット25が生成される。

【0047】この測距センサ37にあっても、光位置検
出器18や処理回路部13は第1又は第2の実施形態と
同様に構成されており、第1又は第2の実施形態と同じ
ように高精度のリニア出力を得ることができる。

【0048】(第5の実施形態)図10は本発明のさら
に別な実施形態による測距センサ38を示す概略構成図
である。この測距センサ38にあっては、投光部14に
おいて、発光素子16と投光レンズ17の間にスリット
22を有する孔あき板36を配置している。しかして、
発光素子16から出射された光ビームrはスリット22
によって矩形断面の光ビームrに整形された後、投光レ
ンズ17で細く絞って測定対象物24に照射される。従
って、光位置検出器18上にも細い光スポット25を形
成でき、高精度のリニア出力を得ることができる。

【0049】(第6の実施形態)図11は本発明のさら
に別な実施形態による測距センサ39を示す概略構成図
である。この測距センサ39にあっては、発光素子1
6、投光レンズ17、スリット22を有する孔あき板3
6を順次配置して投光部14が構成されている。しかし
て、発光素子16から出射された光ビームrを投光レン
ズ17で細く絞ってスリット22に透過させ、測定対象
物24に照射する。従って、光位置検出器18上にも細
い光スポット25を形成できるので、高精度のリニア出
力を得ることができる。さらに、投光レンズ17で光ビ
ームrを細く絞ってスリット22に透過させているの
で、孔あき板36に遮られる光量が減少し、光位置検出
器18における受光強度を高くでき、検出感度を向上さ
せることができる。

【0050】(第7の実施形態)図12は本発明のさら
に別な実施形態による測距センサ40を示す概略構成図
である。この測距センサ40にあっては、投光部14に
おいて発光素子16に対向させてシリンドリカルレンズ
41を配置し、受光部15において光位置検出器18と
対向させて受光レンズ19を配置している。ここで、シ
リンドリカルレンズ41の軸線方向は測定対象物24の
距離Lが変化するときに光スポット25が移動する方向
と直交する方向(つまり、Y軸方向)に伸びている。

【0051】しかして、発光素子16から出射された光
ビームrはシリンドリカルレンズ41によって一方向に
集光され、細長い線状の光ビームrとして測定対象物2
4に照射される。こうして測定対象物24の表面に照射
された光ビームrは受光レンズ19により光位置検出器
18の表面に結像され、光位置検出器18の表面には細
長く伸びた光スポット25が生成される。

【0052】この測距センサ40にあっても、光位置検
出器18や処理回路部13は第1又は第2の実施形態と
同様に構成されており、高精度のリニア出力を得ること
ができる。

【0053】(第8の実施形態)図13は本発明の測距
センサに用いられる別な実施形態の光位置検出器18の
構造を示している。この光位置検出器18にあっては、
受光面21上の一方領域だけがマスクで覆われた遮光領
域20となっている。この場合には、第1又は第2の実
施形態における遮光領域20と受光面21との境界がy
2=Yhであると考えることができるから、第1の実施
形態のような処理回路部13と共に用いる場合には、当
該遮光領域20と受光面21との境界y1=y1(X)
は、 y1=2(Yh・X)/(X+A・B・f)−Yh となるように決めればよい。

【0054】また、第2の実施形態のような処理回路部
13と共に用いる場合には、当該遮光領域20と受光面
21との境界y1=y1(X)は、 y1=2(C・B・f+X)・Yh/(2X)−Yh となるように決めればよい。

【0055】(第9の実施形態)図14は本発明のさら
に別な実施形態による測距センサ42の構造を示してい
る。これまでの実施形態は、遮光領域20a,20b;
20は光位置検出器18の受光面21に形成された遮光
マスクによって形成されていたが、この測距センサ42
では、光位置検出器18から離れた位置、例えば光位置
検出器18と受光レンズ19の中間に配置されたマスク
部材43によって受光面21に遮光領域を形成してい
る。この実施形態では、マスク部材43によって受光面
21上に形成される影によって遮光領域が形成されるこ
とになる。従って、マスク形状はマスク部材43と受光
面21との距離等を考慮して決める必要がある。

【0056】図15(a)(b)は、このようなマスク
部材43の一例を示すものであって、開口44の周囲に
光遮断部45が形成されている。図15(a)に示すマ
スク部材43は、図3の光位置検出器18のように受光
面21の両側に遮光領域20a,20bを形成するため
のものであり、図15(b)に示すマスク部材43は、
図13の光位置検出器18のように受光面21の片側に
遮光領域20を形成するためのものである。

【0057】(第10の実施形態)図16は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサ50の構成を示すブ
ロック図である。この処理回路部13は、同期信号発生
回路26、発光素子駆動回路27、I/V変換回路28
a,28b及び増幅回路29a,29bを1つのICチ
ップ上に構成したものである。この処理回路部13では
除算処理回路30が除かれており、増幅回路29a,2
9bからの出力や同期信号発生回路26からの同期トリ
ガ信号を別途ICチップに構成された除算処理回路や減
算回路などに接続することにより、任意の形式の測距信
号を得ることができる。

【0058】(第11の実施形態)図17は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサ51の構成を示すブ
ロック図である。この処理回路部13は、同期信号発生
回路26、発光素子駆動回路27、I/V変換回路28
a,28b、増幅回路29a,29b及びAPC回路
(オートパワーコントローラ)52を1つのICチップ
上に構成したものである。この処理回路部13では、A
PC回路52で受光信号の信号強度を監視しており、常
に一定強度の信号が得られるよう発光素子駆動回路27
により発光素子16のパワーをコントロールしている。

【0059】従って、この実施形態によれば、APC回
路52により測距動作を安定させたい場合にも測距セン
サの全体が大きくなるのを回避し、全体をコンパクトに
まとめることができる。

【0060】(第12の実施形態)図18に示すものは
本発明のさらに別な実施形態による測距センサの一部を
搭載したパッケージ素子53である。この実施形態にお
いては、処理回路部13を構成するICチップ54と光
位置検出器18を、リード端子55を有する実装基板5
6上にハイブリッド実装し、その表面を透明なモールド
用樹脂(図示せず)で覆って処理回路部13と光位置検
出器18を一体にパッケージングする。

【0061】このような実施形態によれば、光位置検出
器18と処理回路部13を一体に構成されているので、
製造工程を簡略化できて測距センサを低コスト化するこ
とができる。また、測距センサのコンパクト化を図るこ
とができる。

【0062】(第13の実施形態)図19に示すものは
本発明のさらに別な実施形態による測距センサの一部を
搭載したパッケージ素子57である。この実施形態にお
いては、処理回路部13と光位置検出器18を半導体基
板58上にモノリシックに構成したICチップ59を実
装基板56上に実装し、その表面を透明なモールド用樹
脂で覆って処理回路部13と光位置検出器18を一体に
パッケージングしたものである。

【0063】このような実施形態によれば、光位置検出
器18と処理回路部13を同一工程で製造することがで
きて測距センサを低コスト化することができる。また、
測距センサのコンパクト化を図ることができる。

【0064】(第14の実施形態)図20は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサの一部を搭載したパ
ッケージ素子60を示す斜視図である。この実施形態に
おいては、処理回路部13を形成したICチップ54と
光位置検出器18と発光素子16を実装基板56上にハ
イブリッド実装し、その表面を透明なモールド用樹脂で
覆って処理回路部13と発光素子16と光位置検出器1
8を一体にパッケージングしたものである。

【0065】このような実施形態によれば、測距センサ
をよりコンパクト化することができる。

【0066】(第15の実施形態)図21は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサ61を示す斜視図で
ある。この実施形態は第1の実施形態(図2)に対応す
るものであって、実装基板56上に処理回路部13を構
成するICチップ54と発光素子16と光位置検出器1
8を配置し、発光素子16を覆う透明なモールド用樹脂
62の一部に投光レンズ17を形成し、光位置検出器1
8を覆う透明なモールド用樹脂62の一部に受光レンズ
19を成形している。

【0067】このような実施形態によれば、測距センサ
61の全体を1素子化することができ、測距センサ61
を非常にコンパクトにできると共に測距センサ61の取
り扱いが容易になる。

【0068】(第16の実施形態)図22は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサ63を示す斜視図で
ある。この測距センサ63にあっては、実装基板56上
に処理回路部13を構成するICチップ54と光位置検
出器18と発光素子16を一列に配列し、それを直交す
る方向へ一定ピッチ毎に配置している。従って、この測
距センサ63によれば、測定対象物24の上のライン状
に並んだ複数の測定点を計測することができる。

【0069】(第17の実施形態)図23は本発明のさ
らに別な実施形態による測距センサ64を示す斜視図で
ある。この測距センサ64にあっては、実装基板56上
に処理回路部13を構成するICチップ54と1つの発
光素子16と複数の光位置検出器18a,18b,…を
一列に配置している。

【0070】この測距センサ64によれば、発光素子1
6から出射された光ビームrは、測定対象物24の距離
が異なるエリア65a,65b,…に属する場合には異
なる光位置検出器18a,18b,…で受光されるよう
になっており、1つの光位置検出器の場合に比較して測
距センサにより計測可能な距離を長くすることができ、
検出範囲を長距離(ワイドレンジ)化することができ
る。

【0071】(第18の実施形態)図24は測距センサ
の具体的形態を示す図である。この測距センサ66にあ
っては、下面開口したケース67の上面にスリット22
とピンホール46を開口してあり、スリット22と対向
させるようにしてケース67内に投光レンズ17を一体
に形成された発光素子16(樹脂モールド品)を納め、
ピンホール46と対向させるようにしてケース67内に
光位置検出器18(樹脂モールド品)を納めている。発
光素子16のリード端子68はケース67側面から突出
し、光位置検出器18のリード端子69はケース67の
下面から突出している。

【0072】図25はこの測距センサ66を回路基板7
0に実装した状態を示す斜視図である。測距センサ66
のリード端子68,69を回路基板70の電極部分に接
続することによって回路基板70上に測距センサ66を
実装している。この測距センサ66を搭載した回路基板
70は、コネクタ71によって機器と接続され、取付孔
72によって機器に固定される。

【0073】(第19の実施形態)図26は本発明のさ
らに別な実施形態による測距ユニット73を示す斜視図
である。この測距ユニット73は、本発明の測距センサ
74をセンサ取付基板75上に一列(あるいは、複数
列)に配列したものである。測距ユニット73上の各測
距センサ74は測定対象物24上の各1点を検出できる
ので、この測距ユニット73によれば、測定対象物24
上にライン状もしくは面状に並んだ複数の測定点を計測
することができる。

【0074】(第20の実施形態)図27は本発明によ
る紙厚検知装置81を示す概略斜視図である。厚みを検
知しようとする紙82は、ローラ83に巻き付けるよう
にしてローラ83に沿って搬送されるようになってお
り、ローラ83の外周面(周胴面)に対向させて本発明
による測距センサ84が配置されている。

【0075】測距センサ84は、紙82が存在しない場
合には、ローラ83表面までの距離を計測しており、紙
82が送られてくると紙82の表面までの距離を計測す
るので、その計測値の差から紙82の厚みを検知するこ
とができる。

【0076】また、このような構成により、順次搬送さ
れてくる紙の枚数を計数することもできる。

【0077】(第21の実施形態)図28は上記紙厚検
知装置81を備えた電子複写装置85を示す概略断面図
である。この電子複写装置85は、給紙トレイ86にス
トックされている紙82を呼出コロ87で送り出して給
紙コロ88と逆転コロ89の間を通過させ、感光体ドラ
ム90でトナーを紙82の表面へ転写し、さらに紙82
をファン91の上方を通過させて加圧ローラ92及び定
着ローラ93間でトナーを紙82に定着させた後、排紙
ローラ94で紙82をコピー受け95へ送り出すように
なっている。このような構造のうち、例えば逆転コロ8
9と対向する位置や定着ローラ93と対向する位置に紙
厚検知装置81を設けることにより、紙82の厚みを検
知し、厚みの大き過ぎる紙や薄すぎる紙は受け付けない
ようにすることができる。なお、破線82aは紙82の
送られる経路を示す。

【0078】(第22の実施形態)図29はプリンタ給
紙トレイ96内に構成された紙残量検知装置97を示す
断面図である。プリンタ給紙トレイ96は、トレイ98
内の底面に紙支持板99の一端を固定し、紙支持板99
のバネ性によって紙支持板99の他端を上方へ浮き上が
らせるようにしている。また、紙支持板99の固定側端
部には紙支持板99の上に重ねられた紙の端部を位置決
めして揃えるためのストッパー100が設けられてお
り、紙支持板99のフリー側の端部に対向させるように
して紙押さえ101が固定されている。紙残量検知装置
97を構成する測距センサ102は紙支持板99のフリ
ー側の下方においてトレイ98の底面に固定されてお
り、紙支持板99の下面までの距離を検知している。

【0079】しかして、もっとも上層の紙82は紙押さ
え101によって位置決めされているので、プリンタ給
紙トレイ96から紙82が送り出されてゆくにつれて紙
支持板99は次第に上方へ上がってゆく。従って、測距
センサ102によって紙支持板99の底面までの距離を
検出することにより、送り出された紙の量を検出するこ
とができ、あるいは紙の残量の多い少ない、あるいは紙
の残枚数等を検出することができる。

【0080】なお、このような紙残量検知装置は、プリ
ンタやファクシミリ等にも用いることができる。

【0081】(第23の実施形態)図30は本発明の測
距ユニットを用いた自動検査装置103を示す斜視図で
ある。この自動検査装置103は、例えばQFPのよう
な表面実装部品104のリード端子105の欠損や曲が
り等を検査するものである。この自動検査装置103
は、図16の測距センサ63のように、実装基板56上
に複数の発光素子16や光位置検出器18等を配列した
ものであって、これらの間隔は測定対象であるリード端
子105の間隔と等しくなっている。

【0082】しかして、検査工程へ送り込まれた表面実
装部品104は所定位置で位置決めされ、自動検査装置
103によってリード端子105の有無が検査される。
この時、リード端子105が欠損していたり、曲がった
りしている場合には、所定距離にリード端子105が検
出されないので、不良品と判断される。

【0083】なお、この自動検査装置は、任意の用途に
使用することができるものであって、例えばスクリーン
印刷されたハンダ層の厚みを検査する用途などにも用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】従来例の測距センサの構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による測距センサの光学系
の構成を示す図である。

【図3】同上の測距センサにおける光位置検出器の構造
を示す平面図である。

【図4】同上の測距センサの構成を示すブロック図であ
る。

【図5】本発明にかかる測距センサの作用説明図であ
る。

【図6】本発明の別な実施形態による測距センサの構成
を示すブロック図である。

【図7】本発明のさらに別な実施形態による測距センサ
の光学系を示す図である。

【図8】同上の測距センサに用いられている孔あき板を
示す平面図である。

【図9】本発明のさらに別な実施形態による測距センサ
の光学系を示す図である。

【図10】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの光学系を示す図である。

【図11】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの光学系を示す図である。

【図12】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの光学系を示す図である。

【図13】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サにおける光位置検出器の構成を示す平面図である。

【図14】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの光学系を示す図である。

【図15】(a)(b)は同上の測距センサにおいて遮
光領域を形成するために用いられるマスク部材を示す平
面図である。

【図16】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの構成を示すブロック図である。

【図17】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの構成を示すブロック図である。

【図18】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの一部を構成するパッケージング素子を示す斜視図で
ある。

【図19】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの一部を構成するパッケージング素子を示す斜視図で
ある。

【図20】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの一部を構成するパッケージング素子を示す斜視図で
ある。

【図21】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サを示す斜視図である。

【図22】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サを示す斜視図である。

【図23】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サを示す斜視図である。

【図24】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サを示す斜視図である。

【図25】同上の測距センサを回路基板上に実装した状
態を示す斜視図である。

【図26】本発明のさらに別な実施形態による測距ユニ
ットを示す斜視図である。

【図27】本発明による紙厚検知装置を示す斜視図であ
る。

【図28】同上の紙厚検知装置を備えた電子複写装置の
概略断面図である。

【図29】本発明による紙残量検知装置を備えたプリン
タ給紙トレイの断面図である。

【図30】本発明による自動検査装置を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

12 センサ部 13 処理回路部 14 投光部 15 受光部 16 発光素子 17 投光レンズ 18 光位置検出器 19 受光レンズ 20a,20b,20 遮光領域 21 受光面 22 スリット 24 測定対象物 25 光スポット 30 除算処理回路 32 減算回路 33 加算回路 34 除算回路 41 シリンドリカルレンズ 43 マスク部材

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光部から出射された投射光を測定対象
    物に投射し、測定対象物により反射された反射光を受光
    部で受光することにより、測定対象物の距離を計測する
    測距センサにおいて、 前記受光部を構成する光位置検出器を、その電気信号取
    出し方向が測定対象物の距離変化に対応して受光面上で
    反射光が移動する方向に対して非平行となるように配置
    し、 反射光によって光位置検出器の受光面上に形成される光
    スポットの移動に伴って電気信号の取出し方向に光重心
    移動を与えるように、前記受光面上に遮光領域を形成し
    たことを特徴とする測距センサ。
  2. 【請求項2】 前記遮光領域は、光位置検出器を構成す
    る受光チップの製作工程において形成されたマスクであ
    ることを特徴とする、請求項1に記載の測距センサ。
  3. 【請求項3】 測定対象物により反射された反射光を、
    ピンホールもしくはスリットを通過させた後、遮光領域
    を有する光位置検出器の受光面に入射させるようにした
    ことを特徴とする、請求項1に記載の測距センサ。
  4. 【請求項4】 前記投光部は、発光素子とスリットによ
    って構成されていることを特徴とする、請求項1に記載
    の測距センサ。
  5. 【請求項5】 前記投光部は、発光素子と投光レンズと
    スリットによって構成されていることを特徴とする、請
    求項1に記載の測距センサ。
  6. 【請求項6】 前記投光部はシリンドリカルレンズを備
    え、 当該シリンドリカルレンズは、その軸線方向を、測定対
    象物の距離変化に伴って光位置検出器の受光面上で光ス
    ポットが移動する方向にほぼ直交する方向に向けて配置
    されていることを特徴とする、請求項1に記載の測距セ
    ンサ。
  7. 【請求項7】 少なくとも前記投光部の発光素子と前記
    受光部の光位置検出器とを一体にパッケージングした測
    距センサであって、 1つの発光素子に対して、複数の光位置検出器が設けら
    れていることを特徴とする、請求項1に記載の測距セン
    サ。
  8. 【請求項8】 少なくとも前記投光部の発光素子と前記
    受光部の光位置検出器とを一体にパッケージングした測
    距センサであって、 複数の発光素子と複数の光位置検出器とが設けられてい
    ることを特徴とする、請求項1に記載の測距センサ。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8に記載の測距センサをアレ
    イ状に配列させたことを特徴とする測距ユニット。
  10. 【請求項10】 請求項1〜8に記載の測距センサ又は
    請求項9に記載の測距ユニットを備え、 前記測距センサ又は測距ユニットによって紙やシート等
    の紙葉類の厚さ又は枚数を検出することを特徴とする紙
    葉類搬送装置。
  11. 【請求項11】 請求項1〜8に記載の測距センサ又は
    請求項9に記載の測距ユニットを備え、 前記測距センサによって検査対象物を検出することによ
    り、当該検査対象物の欠陥や寸法等の検査項目を検出す
    ることを特徴とする自動検査装置。
  12. 【請求項12】 請求項1〜8に記載の測距センサ又は
    請求項9に記載の測距ユニットを備え、 測距センサによって紙やシート等の紙葉類の残量を検出
    することを特徴とする印刷装置。
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