JPH1026524A - 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】 【課題】 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】 発光素子１６の前に投光レンズ１７を配
置し、位置検出器１８の前にスリット１９を有する遮蔽
板２０を配置する。位置検出器１８は２つの受光面２１
ａ，２１ｂを有しており、両受光面２１ａ，２１ｂは双
曲線状をした分割線２２によって電気的に分割されてい
る。発光素子１６から出て測定対象物２４に投射された
光ビームｒは、スリット１９を通して位置検出器１８の
上にスリット状の細長い光スポット２５を生成する。こ
の光スポット２５は測定対象物２４の距離Ｌが変化する
と、幅方向に移動する。そのとき測距センサからは距離
Ｌに対して線形な出力が得られる。

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、計測対象物まで
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、受光面を曲線で２分割することにより、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）従来より用いられている測距センサに
おいては、図示しないが、発光ダイオード等の発光素子
から出射した光ビームを投光レンズで絞って測定対象物
に投射し、測定対象物で反射した光ビームを受光レンズ
で集光させて１次元ＰＳＤ（位置検出素子）や２分割Ｐ
Ｄ（２分割フォトダイオード）等の位置検出器上に光ス
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の距離を求めている。

【０００３】しかしながら、このような三角測距の原理
に基づいて距離計測を行なう測距センサによれば、測定
対象物までの距離Ｌと位置検出器上の結像位置（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
サからは位置検出器上の結像位置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つの電流値の比ま
たは差を信号処理回路で求めたもの）が出力されている
から、測距センサから出力されている測距信号は測定対
象物の距離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】（第２の従来例）そこで、特公平３−３２
７５７号公報に開示されている反射型光電スイッチで
は、図１に示すように、双曲線状の分割線２によって２
分割された２つの受光面３，４からなる位置検出器１を
用い、位置検出器１の各受光面３，４から各受光量に応
じて出力される電流信号の比または差を信号処理回路で
求めたとき、当該測距信号が測定対象物の距離Ｌに比例
するようにしている。

【０００５】しかしながら、かかる第２の従来例におい
ては、円形断面の光ビームを用いており、位置検出器１
上に結像される光スポット５も円形となっている。しか
も、光スポット５は、測定対象物の距離Ｌの変化に伴っ
て、双曲線状の分割線２を隔てた２つの受光面３，４間
を跨ぐようにしながら位置検出器１上を移動する必要が
あるので、位置検出器１の寸法に比べて光スポット５の
直径をあまり小さくすることができない。このため、受
光面３，４を分割した分割方向と直交する方向、すなわ
ち光スポット５の移動方向にも光スポット５が広がって
おり、その結果測距センサからの出力のリニアリティが
低下し、測定精度を低下させていた。

【０００６】また、位置検出器上における光スポットの
広がりを考慮して測定対象物の距離Ｌに比例した信号を
出力させようとすれば、受光面間の分割線が複雑とな
り、設計が困難になるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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、曲線で２分割された受光面を有する受光部とス
リット状の細い光スポットとを組み合わせることによ
り、補正回路なしに測定対象物の距離に比例したリニア
出力を得られるようにすると共に測距精度の高精度化を
図ることにある。

【０００８】

【発明の開示】請求項１に記載の測距センサは、光ビー
ムを投射する投光部と測定対象物からの反射光を受光す
る受光部とからなり、測定対象物の距離変化に応じて受
光面上の光スポットが移動することを利用して測定対象
物の距離または距離変化を検出する測距センサであっ
て、前記投光部及び受光部のうち少なくとも一方はスリ
ットを備え、前記受光部は、受光光量の差又は比によっ
て構成される演算結果が測定対象物の移動に対して線形
関係となるように曲線によって２つに分割された受光面
を備えていることを特徴としている。

【０００９】請求項１に記載の発明にあっては、受光光
量の差又は比によって構成される演算結果が測定対象物
の移動に対して線形関係となるように曲線によって２つ
に分割された受光面を備えており、測定対象物の距離に
比例したリニア出力を得ることができるので、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
ることができる。従って、測距センサを小型化し、低コ
スト化することができる。

【００１０】しかも、投光部と受光部のうち少なくとも
一方はスリットを有しているので、受光面上にはスリッ
ト状の細長い光スポットが形成される。よって、双曲線
状などの単純な曲線で受光面間を分割することによって
リニア出力を得ることができ、測距センサによる計測精
度を高めることができる。

【００１１】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
方向を前記スリットの長手方向と平行に向けて配置され
ていることを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載に実施態様は、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、光ビームはスリットの長手方向に長
いビーム形状に変換される。従って、投光部から出射さ
れる光をスリットに集めることができ、受光部における
スリット状の光スポットの光強度を高め、受光感度を高
めることができる。

【００１３】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、前記受光部からの信号を処理
するための信号処理部と、投光部のうち少なくとも発光
素子と、受光部のうち少なくとも位置検出手段を構成す
る部分とを一体にパッケージングした測距センサであっ
て、１つの前記発光素子に対して、複数の前記位置検出
手段を構成する部分が設けられていることを特徴として
いる。

【００１４】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、前記受光部からの信号を処理
するための信号処理部と、投光部のうち少なくとも発光
素子と、受光部のうち少なくとも位置検出手段を構成す
る部分とを一体にパッケージングした測距センサであっ
て、複数の前記発光素子と複数の前記位置検出手段を構
成する部分とが設けられていることを特徴としている。

【００１５】請求項３又は４に記載の測距センサのよう
に、例えばＩＣ化された信号処理部と発光素子と位置検
出手段を構成する部分を一体にパッケージ化することに
より、別途信号処理回路等を必要とすることなく、測距
センサのほぼ全体を一体にまとめることができる。従っ
て、測距センサの構成部品をプリント基板等に実装して
組み立てる手間を省くことができ、測距センサの組立工
数を大幅に減らすことが可能になる。よって、距離セン
サのコンパクト化と低コスト化を図ることができる。

【００１６】特に、１つの発光素子に対して複数の位置
検出手段を構成する部分を設けたものでは、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、発光素子や位置検出手段を構成する部分を複数ずつ
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。

【００１７】請求項５に記載の測距ユニットは、請求項
１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。

【００１８】請求項５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。

【００１９】請求項６に記載の紙葉類搬送装置は、請求
項１、２、３もしくは４に記載の測距センサ又は請求項
５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。

【００２０】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高精度で検出でき、薄い紙
葉類の厚みや枚数も精度よく検出することができる。

【００２１】請求項７に記載の自動検査装置は、請求項
１、２、３もしくは４に記載の測距センサ又は請求項５
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。

【００２２】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、離れた位置からでも微細な検査対
象項目を精度よく検査することができる。

【００２３】請求項８に記載の印刷装置は、請求項１、
２、３もしくは４に記載の測距センサ又は請求項５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。

【００２４】印刷装置に本発明の測距センサや測距ユニ
ットを用いることにより、薄い紙葉類でも残量を高精度
に検出できる。

【００２５】

【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、２分割ＰＤのように２つ
の受光面を有する位置検出器１８と、測定対象物２４で
反射された光ビームｒを通過させて位置検出器１８へ導
くためのスリット１９を開口された遮蔽板２０とからな
っている。図３に示すように、位置検出器１８は２つの
受光面２１ａ，２１ｂを有しており、両受光面２１ａ，
２１ｂは双曲線状の分割線２２によって電気的に分割さ
れ、各受光面２１ａ，２１ｂからは信号端子２３ａ，２
３ｂが引き出されている。ここで投光レンズ１７と遮蔽
板２０とは基線長Ｂだけ離して同一面内に配置され、位
置検出器１８は遮蔽板２０からｆの距離に配置されてい
る。

【００２６】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、
スリット１９を通過して位置検出器１８上に結像される
と共にスリット１９によって細長いスリット状の光スポ
ット２５に整形される。

【００２７】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。

【００２８】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はス
リット１９を通して位置検出器１８の上に結像する。位
置検出器１８の信号端子２３ａ，２３ｂからは各受光面
２１ａ，２１ｂの受光量に比例した受光電流Ｉ１，Ｉ２
が出力される。位置検出器１８の信号端子２３ａ，２３
ｂに流れる受光電流Ｉ１，Ｉ２はＩ／Ｖ変換回路２８
ａ，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Ｖ２／Ｖ１を演算し、
測距信号Ｓとして出力する。

【００２９】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は分割線２２によって電気的に分割
された２つの受光面２１ａ，２１ｂを有する位置検出器
１８を示す図であって、測定対象物２４の距離Ｌが変化
するときに光スポット２５が移動する方向にＸ軸方向を
とり、直交する方向にＹ軸方向をとる。また、無限遠点
にある測定対象物２４で反射した光ビームｒにより位置
検出器１８上に生じる光スポット２５の位置をＸ軸方向
の原点とする。スリット状の光スポット２５はＹ軸方向
に伸びていて、位置検出器１８のＹ軸方向の寸法Ｙhよ
りも長く、位置検出器１８上におけるＸ軸方向の幅がΔ
Ｘであるとする。

【００３０】また、２つの受光面２１ａ，２１ｂを電気
的に分離している分割線２２は、 Ｙ＝（Ｙh・Ｘ）／（Ｘ＋Ａ・Ｂ・ｆ） で表わされるとする。ここに、Ａは適当な定数、Ｙhは
位置検出器１８のＹ軸方向の寸法、Ｂはセンサ部１２の
基線長、ｆはスリット１９と位置検出器１８の距離であ
る。

【００３１】いま、位置検出器１８上の位置Ｘに光スポ
ット２５が結像されているとすると、一方の受光面２１
ａ上における光スポット２５の長さｙ１は、 ｙ１＝Ｙ＝（Ｙh・Ｘ）／（Ｘ＋Ａ・Ｂ・ｆ） であり、幅はΔＸであるから、その受光面積は、 ｙ１・ΔＸ＝（Ｙh・Ｘ）・ΔＸ／（Ｘ＋Ａ・Ｂ・ｆ） … となる。また、もう一方の受光面２１ｂ上における光ス
ポット２５の長さｙ２は、 ｙ２＝Ｙh−ｙ１＝Ｙh・（Ａ・Ｂ・ｆ）／（Ｘ＋Ａ・Ｂ
・ｆ） であり、幅はΔＸであるから、その受光面積は、 ｙ２・ΔＸ＝Ｙh・（Ａ・Ｂ・ｆ）・ΔＸ／（Ｘ＋Ａ・Ｂ・ｆ） … となる。受光電流Ｉ１，Ｉ２は各受光面２１ａ，２１ｂ
における受光面積に比例するから、除算処理回路３０か
ら出力される測距信号Ｓは、 Ｓ＝（ｙ２・ΔＸ）／（ｙ１・ΔＸ） ＝（Ａ・Ｂ・ｆ）／Ｘ … 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
との間には、 Ｌ＝Ｂ・ｆ／Ｘ … 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。

【００３２】従って、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。しかも、スリット光を用いている
ので、高精度のリニア出力を得ることができる。また、
スリット光を用いることにより、受光面２１ａ，２１ｂ
間の分割線２２の形状を簡略にすることができる。

【００３３】（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。

【００３４】この場合には、分割線２２を Ｙ＝（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。このとき除算回路３４から出力される測距信号Ｓ
は、 Ｓ＝（ｙ１・ΔＸ−ｙ２・ΔＸ）／（ｙ１・ΔＸ＋ｙ２・ΔＸ） ＝（２ｙ１−Ｙh）／Ｙh … となり、この式のｙ１に式を当てはめると（ｙ１＝
Ｙ）、測距信号Ｓは、 Ｓ＝Ｃ・Ｂ・ｆ／Ｘ ＝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。

【００３５】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。

【００３６】（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４１の光学系
を示す概略構成図である。この測距センサ４１にあって
は、投光部１４において、スリット１９を有する遮蔽板
４２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、位置検出器１８と対向させて結像用の
受光レンズ４３を配置している。

【００３７】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１９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の像が受光レンズ４３を通して位置
検出器１８の表面に結像され、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。

【００３８】この測距センサ４１にあっても、位置検出
器１８や処理回路部１３は第１の実施形態と同様に構成
されており、第１の実施形態と同様な作用効果を奏す
る。

【００３９】（第４の実施形態）図８は本発明のさらに
別な実施形態による測距センサ４４を示す概略構成図で
ある。この測距センサ４４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１９を有する第
１の遮蔽板４５を配置し、受光部１５において位置検出
器１８と対向させてピンホール４６を有する第２の遮蔽
板４７を配置している。

【００４０】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１９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の像はピンホール４６を通して位置
検出器１８の表面に結像され、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。

【００４１】この測距センサ４４にあっても、位置検出
器１８や処理回路部１３は第１の実施形態と同様に構成
されており、第１の実施形態と同様な作用効果を奏す
る。

【００４２】（第５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４８を示す概略構成図で
ある。この測距センサ４８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４
９を配置し、受光部１５において位置検出器１８と対向
させてスリット１９を有する遮蔽板２０を配置してい
る。ここで、シリンドリカルレンズ４９の軸線方向はス
リット１９の長さ方向と平行となるように配置されてい
る。

【００４３】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４９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はスリット１９を通して位置検出器１
８の表面に結像され、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。

【００４４】この測距センサ４８にあっても、位置検出
器１８や処理回路部１３は第１の実施形態と同様に構成
されており、第１の実施形態と同様な作用効果を奏す
る。さらに、この実施形態にあっては、シリンドリカル
レンズ４９の集光作用によってスリット１９を通過する
光量を増加させることができるので、受光部１５におけ
る受光量を増加させることができ、測距感度を向上させ
ることができる。

【００４５】（第６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。

【００４６】（第７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。

【００４７】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。

【００４８】（第８の実施形態）図１２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と位置
検出器１８を、リード端子５５を有する実装基板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（図示せず）で覆って処理回路部１３と位置検出器１
８を一体にパッケージングする。

【００４９】このような実施形態によれば、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。

【００５０】（第９の実施形態）図１３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と位置検出器１８を半導体基板５
８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と位置検出器１８を一体にパッケ
ージングしたものである。

【００５１】このような実施形態によれば、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。

【００５２】（第１０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
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と位置検出器１８を
一体にパッケージングしたものである。

【００５３】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。

【００５４】（第１１の実施形態）図１５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５の実施形態（図９）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と位置検出器１８
を配置し、発光素子１６を覆う透明なモールド用樹脂６
２を半円柱状に成形することによってシリンドリカルレ
ンズ４９を形成し、位置検出器１８を覆う透明なモール
ド用樹脂６２中にスリット１９を有する遮蔽板２０をイ
ンサート成形している。

【００５５】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。

【００５６】（第１２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。

【００５７】（第１３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と複数の位置検出器１８ａ，１８ｂ，…を一
列に配置している。

【００５８】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
なる位置検出器１８ａ，１８ｂ，…で受光されるように
なっており、１つの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。

【００５９】（第１４の実施形態）図１８は第４の実施
形態（図８）に対応する測距センサ６６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１９とピンホール４
６を開口してあり、スリット１９と対向させるようにし
てケース６７内に発光素子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、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。

【００６０】図１９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。

【００６１】（第１５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。

【００６２】（第１６の実施形態）図２１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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】（第１７の実施形態）図２２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。

【００６６】（第１８の実施形態）図２３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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】（第１９の実施形態）図２４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。

【００７０】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。

【００７１】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】従来例の光電スイッチにおける位置検出器の構
造を示す図である。

【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】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
サの構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態による測距セン
サの構成を示すブロック図である。

【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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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２０】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２１】本発明による紙厚検知装置を示す斜視図であ
る。

【図２２】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２３】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２４】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 位置検出素子 １９ スリット ２１ａ，２１ｂ 受光面 ２２ 分割線 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 ４６ ピンホール ４９ シリンドリカルレンズ ５２ ＡＰＣ回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを投射する投光部と測定対象物
   からの反射光を受光する受光部とからなり、 測定対象物の距離変化に応じて受光面上の光スポットが
   移動することを利用して測定対象物の距離または距離変
   化を検出する測距センサであって、 前記投光部及び受光部のうち少なくとも一方はスリット
   を備え、 前記受光部は、受光光量の差又は比によって構成される
   演算結果が測定対象物の移動に対して線形関係となるよ
   うに曲線によって２つに分割された受光面を備えている
   ことを特徴とする測距センサ。
2. 【請求項２】 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、その軸線方向を前記スリ
   ットの長手方向と平行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。
3. 【請求項３】 前記受光部からの信号を処理するための
   信号処理部と、投光部のうち少なくとも発光素子と、受
   光部のうち少なくとも位置検出手段を構成する部分とを
   一体にパッケージングした測距センサであって、 １つの前記発光素子に対して、複数の前記位置検出手段
   を構成する部分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。
4. 【請求項４】 前記受光部からの信号を処理するための
   信号処理部と、投光部のうち少なくとも発光素子と、受
   光部のうち少なくとも位置検出手段を構成する部分とを
   一体にパッケージングした測距センサであって、 複数の前記発光素子と複数の前記位置検出手段を構成す
   る部分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。
5. 【請求項５】 請求項１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。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３もしくは４に記載の測
   距センサ又は請求項５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。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３もしくは４に記載の測
   距センサ又は請求項５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。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３もしくは４に記載の測
   距センサ又は請求項５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。