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

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。