(57)【要約】【課題】対象物の分光強度に基づいた種別判定では、対象物に含まれる組成物や組成比に基づく種別判定は可能であるが、対象物の厚みの違いに基づく種別判定ができない。【解決手段】種別判定装置は、対象物からの光を検出し、光情報を取得する光検出部と、前記対象物に超音波を送信し、前記対象物を介した超音波を受信する超音波測定を実施して、超音波情報を取得する超音波検出部と、前記光情報及び前記超音波情報に基づいて、前記対象物の種別を判定する種別判定部と、を備える。【選択図】図９
2020122661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物からの光を検出し、光情報を取得する光検出部と、
前記対象物に超音波を送信し、前記対象物を介した超音波を受信する超音波測定を実施して、超音波情報を取得する超音波検出部と、
前記光情報及び前記超音波情報に基づいて、前記対象物の種別を判定する種別判定部と、
を備えることを特徴とする種別判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の種別判定装置において、
前記光検出部は、前記対象物に対する分光測定を実施し、前記対象物からの光に含まれる複数の分光波長に対する分光情報を前記光情報として取得する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の種別判定装置において、
基準対象に対して複数回の前記分光測定及び前記超音波測定を行った際に得られる前記分光情報及び前記超音波情報に基づいて算出された、前記基準対象の特徴を示す特徴量の平均及び前記特徴量の共分散行列を用い、前記対象物と前記基準対象との間のマハラノビス距離を複数の種別の前記基準対象についてそれぞれ算出する距離算出部を備え、
前記種別判定部は、複数の種別の前記基準対象に対する前記マハラノビス距離に基づいて、前記対象物の種別を判定する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の種別判定装置において、
前記超音波検出部は、前記対象物に超音波を送信する超音波送信部と、前記対象物に対して前記超音波送信部とは反対側に配置され、前記対象物を透過した超音波を受信する超音波受信部と、を備え、前記対象物を透過した超音波が前記超音波受信部で受信された際の超音波の受信音圧を前記超音波情報として取得する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の種別判定装置において、
前記種別判定部により判定された前記対象物の種別と、前記受信音圧とに基づいて、前記対象物の厚みを検出する厚み検出部を備える
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の種別判定装置において、
前記超音波検出部は、複数の周波数の超音波で前記超音波測定を実施し、
前記厚み検出部は、各周波数の超音波の前記受信音圧に基づいて、前記対象物の厚みを検出する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の種別判定装置において、
前記超音波送信部は、前記対象物に対して複数の角度から超音波を送信し、
前記厚み検出部は、各角度に対応した超音波の前記受信音圧のうち、最大の前記受信音圧に対応する角度に基づいて、前記対象物の厚みを検出する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の種別判定装置において、
前記対象物に超音波を送信する送信素子と、前記対象物に対して前記送信素子とは反対側に配置され、前記対象物を透過した超音波を受信する受信素子と、を備え、前記対象物を透過した超音波を前記受信素子で受信した際の第二受信音圧を検出する重複検出センサーと、
前記第二受信音圧と所定の閾値とを比較し、前記対象物の重複を判定する重複判定部を備え、
前記重複判定部は、前記種別判定部により判定された種別、及び前記厚み検出部により検出される前記対象物の厚みに応じて、前記閾値を設定する
ことを特徴とする種別判定装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の種別判定装置と、
前記種別判定部により判定された前記対象物の種別に基づいた所定の処理を実施する処理部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
対象物の種別を判定する種別判定方法であって、
前記対象物からの光を検出し、光情報を取得するステップと、
前記対象物に超音波を送信し、前記対象物を介した超音波を受信する超音波測定を実施して、超音波情報を取得するステップと、
前記光情報及び前記超音波情報に基づいて、前記対象物の種別を判定するステップと、を実施する
ことを特徴とする種別判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種別判定装置、電子機器、及び種別判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙等のメディアの種別を判定し、印刷処理や画像取込処理を行う印刷装置やイメージスキャナー等の電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の印刷装置では、予め記憶手段に、複数の基準印刷媒体の平均分光強度と、異なる計測波長間での計測値の関係を示す共分散行列とを記憶しておく。
そして、印刷媒体への印刷を実施する際に、この印刷媒体に対する分光測定を行い、測定された分光強度と、複数の基準印刷媒体との間のマハラノビス距離を算出し、マハラノビス距離に基づいて印刷媒体の種別を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、印刷媒体等の対象物の分光強度に基づいた種別判定では、対象物に含まれる組成物や組成比に基づく種別判定は可能であるが、厚みの違いによる種別の判定を行うことは困難である。対象物を透過した光を検出する等により、光透過率等に基づいて間接的に厚みを測定することも考えられるが、対象物が光透過性を有するとは限らず、十分な精度で対象物の厚みに基づく種別判定が実施できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一適用例に係る種別判定装置は、対象物からの光を検出し、光情報を取得する光検出部と、前記対象物に超音波を送信し、前記対象物を介した超音波を受信する超音波測定を実施して、超音波情報を取得する超音波検出部と、前記光情報及び前記超音波情報に基づいて、前記対象物の種別を判定する種別判定部と、を備える。
【０００６】
本適用例の種別判定装置において、前記光検出部は、前記対象物に対する分光測定を実施し、前記対象物からの光に含まれる複数の分光波長に対する分光情報を前記光情報として取得することが好ましい。
【０００７】
本適用例の種別判定装置において、基準対象に対して複数回の前記分光測定及び前記超音波測定を行った際に得られる前記分光情報及び前記超音波情報に基づいて算出された、前記基準対象の特徴を示す特徴量の平均及び前記特徴量の共分散行列を用い、前記対象物と前記基準対象との間のマハラノビス距離を複数の種別の前記基準対象についてそれぞれ算出する距離算出部を備え、前記種別判定部は、複数の種別の前記基準対象に対する前記マハラノビス距離に基づいて、前記対象物の種別を判定することが好ましい。
【０００８】
本適用例の種別判定装置において、前記超音波検出部は、前記対象物に超音波を送信する超音波送信部と、前記対象物に対して前記超音波送信部とは反対側に配置され、前記対象物を透過した超音波を受信する超音波受信部と、を備え、前記対象物を透過した超音波が前記超音波受信部で受信された際の超音波の受信音圧を前記超音波情報として取得することが好ましい。
【０００９】
本適用例の種別判定装置において、前記種別判定部により判定された前記対象物の種別と、前記受信音圧とに基づいて、前記対象物の厚みを検出する厚み検出部を備えることが好ましい。
【００１０】
本適用例の種別判定装置において、前記超音波検出部は、複数の周波数の超音波で前記超音波測定を実施し、前記厚み検出部は、各周波数の超音波の前記受信音圧に基づいて、前記対象物の厚みを検出することが好ましい。
【００１１】
本適用例の種別判定装置において、前記超音波送信部は、前記対象物に対して複数の角度から超音波を送信し、前記厚み検出部は、各角度に対応した超音波の前記受信音圧のうち、最大の前記受信音圧に対応する角度に基づいて、前記対象物の厚みを検出することが好ましい。
【００１２】
本適用例の種別判定装置において、前記対象物に超音波を送信する送信素子と、前記対象物に対して前記送信素子とは反対側に配置され、前記対象物を透過した超音波を受信する受信素子と、を備え、前記対象物を透過した超音波を前記受信素子で受信した際の第二受信音圧を検出する重複検出センサーと、前記第二受信音圧と所定の閾値とを比較し、前記対象物の重複を判定する重複判定部を備え、前記重複判定部は、前記種別判定部により判定された種別、及び前記厚み検出部により検出される前記対象物の厚みに応じて、前記閾値を設定することが好ましい。
【００１３】
第二適用例の電子機器は、第一適用例の種別判定装置と、前記種別判定部により判定された前記対象物の種別に基づいた所定の処理を実施する処理部と、を備える。
【００１４】
第三適用例に係る種別判別方法は、対象物の種別を判定する種別判定方法であって、前記対象物からの光を検出し、光情報を取得するステップと、前記対象物に超音波を送信し、前記対象物を介した超音波を受信する超音波測定を実施して、超音波情報を取得するステップと、前記光情報及び前記超音波情報に基づいて、前記対象物の種別を判定するステップと、を実施する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態のイメージスキャナーの概略構成を示す外観図。
【図２】第一実施形態のイメージスキャナーの搬送部の概略を示す側断面図。
【図３】第一実施形態のセンサー部の概略構成を示す側面図。
【図４】第一実施形態の分光器の概略構成を示す図。
【図５】第一実施形態の厚み検出センサーの概略構成を示す図。
【図６】第一実施形態の厚み検出センサーの超音波デバイスの断面図。
【図７】第一実施形態の重複検出センサーの概略構成を示す図。
【図８】第一実施形態の重複検出センサーの超音波デバイスの断面図。
【図９】第一実施形態の制御部の構成、及び演算部の機能構成を示すブロック図。
【図１０】第一実施形態の種別判定方法における参照情報生成処理を示すフローチャート。
【図１１】第一実施形態のイメージスキャナーの読取処理を示すフローチャート。
【図１２】第一実施形態の種別判定処理を示すフローチャート。
【図１３】組成物及び組成比が同一で厚みが異なるプラスチック板に対し、第一センサー中心軸の角度を変えて超音波測定を行った際の受信音圧が最大となった角度を示す図。
【図１４】１枚のプラスチック板と、２枚のプラスチック板とを対象として、第一センサー中心軸の傾斜角を変更して超音波を送信した際の受信音圧の変化を示す図。
【図１５】１枚のハガキと、２枚のハガキとを対象として、第一センサー中心軸の傾斜角を変更して超音波を送信した際の受信音圧の変化を示す図。
【図１６】第二実施形態の厚み検出センサーの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のイメージスキャナー１０の概略構成を示す外観図である。図２は、イメージスキャナー１０の搬送部の概略を示す側断面図である。なお、図２では、搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する主走査方向（Ｘ方向）からイメージスキャナー１０を見た際の側断面図である。
【００１７】
［イメージスキャナー１０の概略構成］
イメージスキャナー１０は、電子機器の一例であり、このイメージスキャナー１０は、図１に示すように、装置本体１１と、メディアサポート１２と、を備える。装置本体１１の内部には、図２に示すように、対象物であるメディアＰを搬送する搬送部１３と、搬送されたメディアＰの画像を読み取るスキャン部１４と、センサー部１５と、イメージスキャナー１０を制御する制御部１６と、が設けられている。
なお、メディアＰとしては、例えば紙、フィルム、布帛等の可撓性を有する薄板を対象とすることができる。
【００１８】
装置本体１１には、図１及び図２に示すように、メディアサポート１２との接続位置に給送口１１Ａが設けられている。メディアサポート１２に載置されたメディアＰは、給送口１１Ａへ１枚ずつ給送される。給送されたメディアＰは、搬送部１３により、装置本体１１内の所定の搬送経路１３０に沿って搬送される。そして、その搬送途中の読取位置で、スキャン部１４により画像が読み取られた後、装置本体１１の前側下部に開口する排出口１１Ｂから排出される。
【００１９】
［搬送部１３の構成］
搬送部１３は、メディアサポート１２にセットされた複数枚のメディアＰを、搬送方向（Ｙ方向）に１枚ずつ搬送する。すなわち、搬送部１３は、給送口１１Ａから送られたメディアＰを装置本体１１内へ案内しつつ給送し、給送したメディアＰを所定の搬送経路１３０に沿って搬送する。
【００２０】
より具体的には、搬送部１３は、搬送経路１３０のＹ方向の上流側（−Ｙ側）に配置された第一給送ローラー対１３１と、第一給送ローラー対１３１よりもＹ方向の下流側（＋Ｙ側）に配置された第二給送ローラー対１３２とを備える。さらに、搬送部１３は、メディアＰの読取位置を挟んで−Ｙ側に配置された第一搬送ローラー対１３３と、＋Ｙ側に配置された第二搬送ローラー対１３４とを備える。
【００２１】
第一給送ローラー対１３１は、第一駆動ローラー１３１Ａと第一従動ローラー１３１Ｂとにより構成される。同様に、第二給送ローラー対１３２は、第二駆動ローラー１３２Ａと第二従動ローラー１３２Ｂとにより構成される。また、第一搬送ローラー対１３３は、第三駆動ローラー１３３Ａと第三従動ローラー１３３Ｂとにより構成される。同様に、第二搬送ローラー対１３４は、第四駆動ローラー１３４Ａと第四従動ローラー１３４Ｂとにより構成される。各従動ローラー１３１Ｂ〜１３４Ｂは、それぞれが対をなす駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａの回転により従動（連れ回り）する。
【００２２】
各ローラー対１３１〜１３４を構成する各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａは、それらの動力源である搬送モーター１３５の動力により回転駆動する。なお、搬送モーター１３５は、制御部１６により制御され、各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａを駆動させる。
また、第二給送ローラー対１３２を構成する第二従動ローラー１３２Ｂはリタードローラーとなっており、その外周面のメディアＰに対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１３２Ａの外周面のメディアＰに対する摩擦係数よりも大きくなっている。このため、第二給送ローラー対１３２は、メディアＰを１枚ずつ分離して＋Ｙ側へ送り出す分離機構として機能する。よって、第一給送ローラー対１３１の回転によりメディアサポート１２に積載された複数のメディアＰは、例えば最上位のものから順番に１枚ずつ給送口１１Ａから装置本体１１内へ給送され、さらに第二給送ローラー対１３２の回転により１枚ずつ分離されて＋Ｙ側へ給送される。
【００２３】
［スキャン部１４の構成］
図２に示すように、搬送経路１３０の第一搬送ローラー対１３３と、第二搬送ローラー対１３４との間には、メディアＰの画像を読み取る読取位置が設けられ、スキャン部１４が設けられている。
スキャン部１４は、電子機器における処理部に相当し、搬送経路１３０を挟む両側に設けられた第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとからなる。このスキャン部１４は、搬送中のメディアＰに光を照射可能な光源１４１と、主走査方向（Ｘ方向）に延びるイメージセンサー１４２とにより構成される。メディアＰの表面を読み取る通常読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａが読取動作を行い、メディアＰの表裏面を読み取る両面読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとが共に読取動作を行う。第一スキャン部１４Ａ及び第二スキャン部１４Ｂを構成する光源１４１及びイメージセンサー１４２は、制御部１６に接続され、制御部１６の制御によって、メディアＰの画像を読み取るスキャン処理を実施する。
【００２４】
［センサー部１５の構成］
図３は、センサー部１５の概略構成を示す側面図である。
センサー部１５は、図３に示すように、搬送経路１３０において、第二給送ローラー対１３２と第一搬送ローラー対１３３との間の位置に設けられている。このセンサー部１５には、メディアＰの種別の判定、及びメディアＰの重複の検出を行うためのセンサーが設けられており、センサー部１５と制御部１６とにより、種別判定装置が構成される。
具体的には、センサー部１５には、図３に示すように、搬送検出センサー２０と、分光器３０と、厚み検出センサー４０と、重複検出センサー５０と、が設けられている。
【００２５】
（搬送検出センサー２０の構成）
搬送検出センサー２０は、例えば、搬送経路１３０を挟んで配置される発光部２１と受光部２２とにより構成されている。この搬送検出センサー２０は、発光部２１から光を出力し、受光部２２で当該光を受光することで、搬送経路１３０上のメディアＰの有無を検出する。
なお、搬送検出センサー２０が設けられる位置として、図３では、搬送方向における最も上流側の位置を例示するが、これに限定されず、例えば、厚み検出センサー４０と重複検出センサー５０との間であってもよい。また、センサー部１５に複数設けられていてもよく、この場合、例えば、分光器３０及び厚み検出センサー４０の間、厚み検出センサー４０及び重複検出センサー５０の間、分光器３０の上流側、重複検出センサー５０の下流側のそれぞれの位置に搬送検出センサー２０が設けられていてもよい。
また、搬送検出センサー２０の構成は、発光部２１と受光部２２とが搬送経路１３０を挟んで配置される構成に限定されない。例えば、発光部２１から出射され、メディアＰで反射された光を受光部２２で受光される構成としてもよい。この場合、メディアＰが搬送されることで、受光部２２が光を検出する。さらに、光に基づいたメディアＰの搬送検出に限定されず、例えば光の代わりに超音波を用いてもよい。あるいは、搬送経路１３０上に検出レバーを配置し、検出レバーへのメディアＰの接触を検出することで、メディアＰの搬送を検出する接触型のセンサーを用いてもよい。
【００２６】
（分光器３０の構成）
図４は、分光器３０の概略構成を示す図である。
分光器３０は、光検出部であり、図４に示すように、光源部３１と、分光素子３２と、受光素子３３と、を備えている。この分光器３０では、光源部３１からメディアＰに光を照射し、メディアＰで反射された光が分光素子３２に入射される。分光素子３２は、入射光から所定の分光波長の光を透過させ、かつ、分光波長を変更可能に構成されている。これにより、受光素子３３は、分光波長の光に対する分光強度を光情報として取得することができる。なお、図示は省略するが、分光器３０は、受光素子３３で受光する光の波長域を制限するバンドパスフィルターや、光源部３１からの光をメディアＰに導いたり、メディアＰで反射された光を分光素子３２や受光素子３３に導いたりする複数のレンズを備える構成としてもよい。
【００２７】
光源部３１は、分光素子３２で分光させる複数の分光波長を含む発光波長域の光源を備えている。例えば、分光素子３２で可視光域から近赤外域に含まれる複数の分光波長を分光させる場合、可視光域から近赤外域を発光波長域とした、例えばハロゲンランプやＬＥＤ等の光源を用いる。メディアＰの蛍光成分の有無を検出する場合等では、紫外域の光を出力する光源を用いてもよく、複数の光源を組み合わせて広い波長域に対する光を出力してもよい。
【００２８】
分光素子３２は、波長可変型フィルターにより構成されており、例えば、一対の反射膜を対向配置し、かつ、一対の反射膜間の距離を変更可能なファブリーペローエタロン素子を用いることができる。このようなファブリーペローエタロン素子では、一対の反射膜間の距離を変更することで、透過させる光の波長を変更することが可能となる。
なお、分光素子３２としては、上記のようなファブリーペローエタロン素子に限定されず、液晶チューナブルフィルターや音響光学チューナブルフィルター、グレーティング素子などを用いてもよい。
受光素子３３は、分光素子３２を透過した分光波長の光を受光し、分光強度に応じた受光信号を出力する。
【００２９】
また、図示は省略するが、分光器３０は、光源部３１を駆動させるための光源駆動回路、分光素子３２を駆動させるための分光駆動回路、受光素子３３からの受光信号を処理する受光回路を備えている。これらの回路は制御部１６に接続され、制御部１６の制御により、分光器３０による分光測定が実施される。つまり、分光器３０は、制御部１６からの指令に基づいて、分光素子３２で分光させる光の波長を切り替える。そして、切り替えられた分光波長の光を受光素子３３で受光し、複数の分光波長の分光強度を取得して制御部１６に出力する。
【００３０】
（厚み検出センサー４０の構成）
厚み検出センサー４０は、分光器３０の近傍に設けられ、例えば、本実施形態では、図３に示すように、搬送方向に対して分光器３０の下流側に設けられている。なお、厚み検出センサー４０は、搬送方向に対して分光器３０の上流側に設けられていてもよい。
【００３１】
図５は、厚み検出センサー４０の概略構成を示す図である。
厚み検出センサー４０は、超音波検出部であり、図３及び図５に示すように、超音波を送信する超音波送信部４１と、搬送経路１３０に対して超音波送信部４１とは反対側に設けられて超音波を受信する超音波受信部４２を備える。
厚み検出センサー４０の超音波送信部４１及び超音波受信部４２は、図５に示すように、超音波の送受信軸である第一センサー中心軸４０Ｃの軸上で互いに対向し、メディアＰが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置されている。
この厚み検出センサー４０では、搬送部１３により搬送経路１３０に沿って搬送されるメディアＰに対して超音波送信部４１から超音波を送信する。超音波送信部４１から送信された超音波は、メディアＰに入力され、メディアＰを透過した超音波が超音波受信部４２で受信される。超音波受信部４２は、超音波が受信されると、超音波情報である超音波の受信音圧に応じた第一受信信号を出力する。なお、以降、厚み検出センサー４０の超音波受信部４２で受信される超音波の受信音圧を第一受信音圧と称し、重複検出センサー５０の受信素子５２で受信される超音波の受信音圧を第二受信音圧と称す。
【００３２】
図５に示すように、本実施形態において、第一センサー中心軸４０Ｃは、超音波送信部４１の超音波が送信される送信面４１１の中心と、超音波受信部４２の超音波が受信される受信面４２１の中心とを通る軸である。第一センサー中心軸４０Ｃは、搬送経路１３０の法線に対して傾斜している。よって、第一センサー中心軸４０Ｃは、搬送経路１３０に搬送されるメディアＰの法線に対しても傾斜する。これにより、搬送経路１３０上のメディアＰと超音波送信部４１との間や、メディアＰと超音波受信部４２との間で、超音波が多重反射される不都合が抑制され、多重反射による第一受信信号のノイズを抑制することが可能となる。
【００３３】
超音波送信部４１及び超音波受信部４２は、第一超音波デバイス４３を備えている。
図６は、第一超音波デバイス４３の断面図である。
図６に示すように、第一超音波デバイス４３は、第一基板４３１と、第一振動板４３２と、第一圧電素子４３３と、を備えて構成されている。なお、以降の説明にあたり、第一基板４３１の基板厚み方向をＺ１方向とする。Ｚ１方向は、超音波が進行する方向であり、第一センサー中心軸４０Ｃと平行である。
【００３４】
第一基板４３１は、第一振動板４３２を支持する基板であり、Ｓｉ等の半導体基板で構成される。第一基板４３１には、Ｚ１方向に沿って第一基板４３１を貫通し、開口幅がそれぞれ異なる複数種の開口部４３１Ａが設けられている。
なお、図６に示す例では、開口幅が異なる３種の開口部４３１Ａ１，４３１Ａ２，４３１Ａ３を例示するが、４種以上の開口幅が異なる開口部４３１Ａが設けられていてもよい。
【００３５】
第一振動板４３２は、ＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、第一基板４３１の−Ｚ１側に設けられる。この第一振動板４３２は、開口部４３１Ａを構成する第一基板４３１により支持され、開口部４３１Ａの−Ｚ１側を閉塞する。第一振動板４３２のうち、Ｚ１方向から見た際に各開口部４３１Ａと重なる部分は、第一振動板４３２において、振動により超音波の送受信を行う振動部４３２Ａを構成する。
【００３６】
第一圧電素子４３３は、第一振動板４３２上で、かつ、Ｚ１方向から見た際に、各振動部４３２Ａと重なる位置に設けられている。この第一圧電素子４３３は、図６に示すように、第一振動板４３２上に下部電極４３３Ａ、圧電膜４３３Ｂ、及び上部電極４３３Ｃが順に積層されることにより構成されている。
【００３７】
このような第一超音波デバイス４３では、１つの振動部４３２Ａと当該振動部４３２Ａ上に配置された第一圧電素子４３３とにより、１つの超音波トランスデューサーが構成される。
超音波送信部４１の第一超音波デバイス４３では、下部電極４３３Ａ及び上部電極４３３Ｃとの間に駆動電圧を印加することで、圧電膜４３３Ｂが伸縮する。これにより、振動部４３２Ａが、開口部４３１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動し、振動部４３２Ａから第一センサー中心軸４０Ｃに沿って＋Ｚ１側に向かって超音波が送信される。つまり、第一基板４３１の＋Ｚ１側の面が超音波送信部４１の超音波の送信面４１１となって、超音波が送信される。また、上記のように、第一基板４３１には、開口幅が異なる複数種の開口部４３１Ａが設けられているため、周波数が異なる超音波を超音波送信部４１から送信することが可能となる。例えば、１種の周波数の超音波のみを出力する場合では、その周波数に対応した開口幅の開口部４３１Ａに重なる第一圧電素子４３３に対して駆動電圧を印加する。
また、超音波受信部４２の第一超音波デバイス４３では、第一基板４３１の＋Ｚ１側に第一振動板４３２が配置され、第一振動板４３２の＋Ｚ１側に第一圧電素子４３３が配置される。したがって、超音波受信部４２の第一超音波デバイス４３では、第一基板４３１の第一振動板４３２が設けられていない−Ｚ１側の面が受信面４２１となり、−Ｚ１側から＋Ｚ１側に向かって入力される超音波を受信する。そして、第一センサー中心軸４０Ｃに沿って、開口部４３１Ａから超音波が入力されると、受信された超音波の受信音圧に応じた振幅で振動部４３２Ａが振動し、圧電膜４３３Ｂの下部電極４３３Ａ側と上部電極４３３Ｃ側との間で電位差が発生し、当該電位差に応じた第一受信信号が出力される。この際、入力された超音波の周波数と略同じ共振周波数を有する振動部４３２Ａが共振することで、振動振幅が大きくなり、より大きい第一受信信号を出力する。したがって、開口幅が同じ超音波トランスデューサーを直列に接続することで、その開口幅に応じた周波数の超音波を高い精度で検出することができる。
【００３８】
また、図示は省略するが、厚み検出センサー４０は、超音波送信部４１を駆動させる駆動回路、超音波受信部４２から出力される第一受信信号を処理する受信回路を備えており、各回路は制御部１６に接続されている。
駆動回路は、制御部１６から厚み検出センサー４０を駆動させる旨の指令が入力されると、超音波送信部４１を制御して、複数の周波数の超音波を同時または個別に送信させる。
受信回路は、超音波受信部４２で、超音波が受信された際に、各周波数に対応する第一受信音圧に応じた第一受信信号が入力される。そして、受信回路は、増幅回路や、Ａ−Ｄ変換回路等を備えており、これらの回路で処理された第一受信信号を制御部１６に出力する。
【００３９】
（重複検出センサー５０の構成）
重複検出センサー５０は、図３に示すように、搬送方向に対して、分光器３０や厚み検出センサー４０の下流側に設けられている。
【００４０】
図７は、重複検出センサー５０の概略構成を示す図である。
重複検出センサー５０は、厚み検出センサー４０と略同様の構成を有し、図３及び図７に示すように、超音波を送信する送信素子５１と、搬送経路１３０に対して送信素子５１とは反対側に設けられて超音波を受信する受信素子５２とを備える。
重複検出センサー５０の送信素子５１及び受信素子５２は、図７に示すように、搬送経路１３０に対して傾斜する第二センサー中心軸５０Ｃの軸上で互いに対向し、メディアＰが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置されている。
重複検出センサー５０では、厚み検出センサー４０と同様、メディアＰに対して送信素子５１から超音波を送信し、メディアＰを透過した超音波を受信素子５２で受信することで、受信した超音波の音圧に応じた第二受信信号を出力する。
【００４１】
図７に示すように、第二センサー中心軸５０Ｃは、送信素子５１の超音波が送信される第二送信面５１１の中心と、受信素子５２の超音波が受信される第二受信面５２１の中心とを通る軸である。第二センサー中心軸５０Ｃは、搬送経路１３０に対して傾斜している。このため、搬送経路１３０上のメディアＰと送信素子５１との間や、メディアＰと受信素子５２との間で、超音波が多重反射される不都合が抑制され、多重反射による第二受信信号のノイズを抑制することが可能となる。
【００４２】
送信素子５１及び受信素子５２は、第二超音波デバイス５３を備えている。
図８は、第二超音波デバイス５３の断面図である。
図８に示すように、第二超音波デバイス５３は、第一超音波デバイス４３と略同様の構成を有する。つまり、第二超音波デバイス５３は、第二基板５３１と、第二振動板５３２と、第二圧電素子５３３と、を備えて構成されている。なお、以降の説明にあたり、第二基板５３１の基板厚み方向をＺ２方向とする。Ｚ２方向は、超音波が進行する方向であり、第二センサー中心軸５０Ｃと平行となる。
第二基板５３１は、第一基板４３１と同様、複数の開口部５３１Ａを有する。ここで、第一基板４３１では、開口幅が異なる複数種の開口部４３１Ａが設けられたが、第二基板５３１では、開口幅が同一の複数の開口部５３１Ａが設けられている。
なお、第二振動板５３２及び第二圧電素子５３３に関しては、第一振動板４３２及び第一圧電素子４３３と同一の構成であり、ここでの説明は省略する。
【００４３】
また、図示は省略するが、重複検出センサー５０は、送信素子５１を駆動させる駆動回路、受信素子５２から出力される第二受信信号を処理する受信回路を備えており、各回路は制御部１６に接続されている。
そして、制御部１６から駆動回路に重複検出センサー５０を駆動させる旨の指令が入力されると、駆動回路が送信素子５１を制御して超音波を送信させ、受信素子５２で受信された超音波の第二受信音圧に応じた第二受信信号が受信回路を介して制御部１６に出力される。
【００４４】
［制御部１６の構成］
次に、制御部１６について説明する。
図９は、制御部１６の概略構成及び演算部１６１の機能構成を示すブロック図である。図９に示すように、制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部１６１と、メモリー等の記録回路により構成された記憶部１６２とを備える。
この制御部１６は、搬送部１３の搬送モーター１３５、スキャン部１４、センサー部１５の搬送検出センサー２０、分光器３０、厚み検出センサー４０、及び重複検出センサー５０に接続され、イメージスキャナー１０の動作を制御する。また、制御部１６は、パーソナルコンピューター等の外部機器から入力された各種の情報や信号を受信したり、イメージスキャナー１０が読み取った情報を外部機器に出力したりする。
【００４５】
記憶部１６２は、イメージスキャナー１０を制御するための各種データや、各種プログラムが記録されている。
演算部１６１は、記憶部１６２に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、図９に示すように、搬送制御部１６１Ａ、読取制御部１６１Ｂ、測定指令部１６１Ｃ、反射率算出部１６１Ｄ、参照算出部１６１Ｅ、距離算出部１６１Ｆ、種別判定部１６１Ｇ、厚み検出部１６１Ｈ、及び重複判定部１６１Ｉ等として機能する。
【００４６】
搬送制御部１６１Ａは、搬送部１３の搬送モーター１３５を制御して、複数のローラー対１３１〜１３４を回転させることで、メディアサポート１２にセットされたメディアＰを１枚ずつ装置本体１１内へ給送する。さらに搬送制御部１６１Ａは、給送されたメディアＰを搬送経路１３０に沿って搬送させる。
読取制御部１６１Ｂは、メディアＰの搬送中にスキャン部１４を制御し、メディアＰの画像を読み取らせる。
【００４７】
測定指令部１６１Ｃは、分光器３０及び厚み検出センサー４０に測定指令を出力し、分光器３０にメディアＰに対する分光測定を実施させ、厚み検出センサー４０にメディアＰに対して超音波測定を実施させる。
ここで、分光測定は、分光器３０において、分光素子３２を透過する光の波長を、複数の分光波長に順次切り替え、各分光波長の光を受光素子３３で受光させることで、各分光波長に対する分光強度を取得する処理である。
また、超音波測定は、厚み検出センサー４０において、超音波送信部４１から超音波を送信させ、超音波受信部４２で超音波を受信した際の超音波情報、つまり、第一受信音圧を取得する処理である。
【００４８】
反射率算出部１６１Ｄは、分光測定により得られた各分光波長に対する分光強度から、分光反射率を算出する。ここで、分光強度及び分光反射率はいずれも、メディアＰを分光測定することで得られる分光情報である。本実施形態では、分光測定により得られた分光強度を用いてメディアＰの種別を判定してもよく、分光強度から算出される各分光波長における分光反射率に基づいてメディアＰの種別を判定してもよい。分光反射率を求める場合、光源部３１の発光スペクトルを予め測定しておき、光源部３１からの照明光の発光スペクトルに対するメディアＰでの反射光のスペクトルの比率である、分光反射率を算出する。このような分光反射率を求めることで、例えば、光源部３１の経年劣化等が生じ、照明光のスペクトルが変動した場合でも、安定したメディアＰの種別判定処理を行うことができる。なお、光源部３１の照明光の発光スペクトルの測定は、反射率が既知である白色基準物に対して光源部３１の照明光を照射し、白色基準物にて反射された反射光を分光測定することで得られる。
【００４９】
参照算出部１６１Ｅは、基準対象のメディアＰに対する分光測定及び超音波測定により得られた分光測定結果と超音波測定結果に基づいて、距離算出部１６１Ｆによる演算に用いる参照情報を算出する。
【００５０】
距離算出部１６１Ｆは、メディアＰに対する分光測定及び超音波測定を実施することで得られる分光情報及び超音波情報と、記憶部１６２に記憶される参照情報とに基づいて、メディアＰと各基準対象とのマハラノビス距離を算出する。
種別判定部１６１Ｇは、算出されたマハラノビス距離に基づいて、メディアＰの種別を判定する。
【００５１】
厚み検出部１６１Ｈは、メディアＰの種別と、厚み検出センサー４０により検出される各周波数の超音波に対する受信音圧とに基づいて、メディアＰの厚みを検出する。
重複判定部１６１Ｉは、メディアＰの種別と、メディアＰの厚みとに基づいて、メディアＰの重複を検出するための閾値を設定し、重複検出センサー５０で取得される第二受信音圧と、設定した閾値とを比較することで、メディアＰの重複を検出する。
【００５２】
［イメージスキャナー１０の動作］
本実施形態のイメージスキャナー１０では、メディアＰの画像を読み取る読取処理を実施する場合、搬送経路１３０内でのメディアＰの紙詰まり、メディアＰの重複による画像の読み取りミスを抑制するために、センサー部１５で、メディアＰの重複を検出する。
具体的には、重複判定部１６１Ｉが、センサー部１５に設けられた重複検出センサー５０から出力される第二受信信号に基づいて、第二受信音圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する。つまり、重複判定部１６１Ｉは、受信音圧が閾値以上であれば、正常にメディアＰが搬送されていると判定し、閾値未満であれば、メディアＰが重なり合っていると判定する。
【００５３】
しかしながら、送信素子５１から出力した超音波を受信素子５２で受信することで、メディアＰの重複を判定する場合、異なる種別のメディアＰでは、メディアＰを構成する組成物や組成比も異なり、メディアＰの音響インピーダンスも異なる値となる。また、メディアＰが同じ組成物や同じ組成比であっても、メディアＰの厚みが異なると、超音波の透過しやすさが異なってくる。このため、重複検出センサー５０で検出される第二受信音圧に基づいてメディアＰの重複を判定するためには、メディアＰの種別や厚みを適正に判定し、その種別や厚みに応じた閾値を設定する必要がある。
【００５４】
そこで、本実施形態は、測定対象のメディアＰの特徴量と、所定の基準対象（基準メディア）の特徴量とを比較し、メディアＰの特徴量が最も近い基準メディアを、測定対象のメディアＰの種別であると判定し、さらに、そのメディアＰの厚みを検出する。ここで、本実施形態では、メディアＰの特徴量と、基準メディアの特徴量との比較において、メディアＰと基準メディアとの間のマハラノビス距離を用いる。
このため、イメージスキャナー１０では、まず、分光器３０及び厚み検出センサー４０を用いて、複数の種別の基準メディアに対する予備測定を行い、マハラノビス距離を求めるための各種パラメーターを含む参照情報を生成する参照情報生成処理を実施する。この参照情報生成処理は、工場出荷時であってもよく、一定周期であってもよく、ユーザーによって指定された所定タイミングであってもよい。以下に、ユーザーによって指定されたタイミングで実施される参照情報生成処理について説明する。
【００５５】
図１０は、種別判定方法に係る参照情報生成処理を示すフローチャートである。
参照情報生成処理では、制御部１６は、まず、分光器３０を用いて、分光基準情報を取得する（ステップＳ１１）。つまり、本実施形態では、反射率算出部１６１Ｄにより、分光器３０により測定対象となるメディアＰを測定した後、各分光波長に対する分光強度を分光反射率に換算する。ステップＳ１１では、この反射率換算に必要となる光源部３１の発光スペクトルを分光基準情報として取得する。
具体的には、ステップＳ１１では、分光器３０を用いて、白色基準物の分光測定を実施する。白色基準物は、反射率が既知である基準物であり、分光器３０で分光する複数の分光波長に対して反射率ができるだけ高い基準物を用いる。
【００５６】
次に、ユーザーが基準対象となる基準メディアをメディアサポート１２にセットし、測定開始を指令する入力操作を行う。
測定開始の指令を受信すると、搬送制御部１６１Ａは、搬送モーター１３５を駆動させて基準メディアを搬送経路１３０に沿って搬送する（ステップＳ１２）。
そして、搬送制御部１６１Ａは、搬送検出センサー２０において、発光部２１で光を発光させ、受光部２２で受光される光の光量が所定値以下となったタイミングで、基準メディアがセンサー部１５まで搬送されたことを検出する。
【００５７】
基準メディアがセンサー部１５まで搬送されると、測定指令部１６１Ｃは、分光器３０に分光測定を指令する分光測定指令を出力する。これにより、分光器３０は、基準メディアに対する分光測定を実施し、複数の分光波長に対する分光強度を光情報として取得し、制御部１６に出力する（ステップＳ１３）。
また、反射率算出部１６１Ｄは、ステップＳ１３により得られた各分光波長に対する分光強度を、ステップＳ１１により測定された分光基準情報により除算し、各分光波長に対する分光反射率を算出する（ステップＳ１４）。
【００５８】
次いで、測定指令部１６１Ｃは、厚み検出センサー４０に超音波測定を指令する超音波測定指令を出力する。これにより、厚み検出センサー４０は、基準メディアに対する超音波測定を実施し、超音波送信部４１から超音波を出力させ、超音波受信部４２で受信した超音波の第一受信音圧を超音波情報として取得し、制御部１６に出力する（ステップＳ１５）。この際、厚み検出センサー４０は、超音波送信部４１から出力させる超音波の周波数を、複数の周波数ｆ１〜ｆＭに順次切り替え、各々の周波数に対する第一受信音圧ｄ１〜ｄＭを取得する。なお、第一受信音圧は、第一受信信号の信号電圧に比例するので、ｄ１〜ｄＭは第一受信信号の信号電圧値としてもよい。
なお、本実施形態では、測定指令部１６１Ｃは、１種の基準メディアに対して、ステップＳ１３からステップＳ１５の測定処理を複数回実施する。１つの基準メディアの複数個所に対して、ステップＳ１３からステップＳ１５の測定処理が実施されてもよく、同種の基準メディアを複数用意し、これらの複数の同種の基準メディアに対するステップＳ１３からステップＳ１５の測定処理を実施してもよい。
【００５９】
この後、測定指令部１６１Ｃは、他の基準メディアがあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば、測定指令部１６１Ｃは、搬送制御部１６１ＡにステップＳ１３からステップＳ１５の測定処理が完了すると、その基準メディアを排出させ、新たな基準メディアを給送口１１Ａから搬入させる。この際、測定指令部１６１Ｃは、搬送検出センサー２０により基準メディアの搬送が検出された場合に、ステップＳ１６でＹＥＳと判定する。一方、測定指令部１６１Ｃは、基準メディアの搬送が検出されなかった場合に、全ての基準メディアに対する測定が終了したとしてステップＳ１６でＮＯと判定する。
なお、ステップＳ１６の判定は、ユーザーによる入力操作に基づいた判定でもよい。たとえば、ユーザーが基準メディアの測定を終了する旨の入力操作を行った場合に、ステップＳ１６でＮＯと判定してもよい。
【００６０】
ステップＳ１６でＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ１２に戻り、他の基準メディアを搬送して測定処理を継続する。
ステップＳ１６でＮＯと判定された場合、参照算出部１６１Ｅは、測定対象のメディアＰと、基準メディアとのマハラノビス距離を算出するための参照情報を算出する（ステップＳ１７）。
ここで、参照算出部１６１Ｅによる参照情報の算出について説明する。
種別ｉの基準メディアに対してステップＳ１３の分光測定を実施することで、分光波長ｌ１〜ｌＬの各分光波長に対応したＬ個の分光強度が測定される。そして、ステップＳ１４で、それぞれの分光波長に対応した分光反射率ｘｉ１〜ｘｉＬが得られる。また、ステップＳ１５の超音波測定により、厚み検出センサー４０は、複数の周波数を用いた超音波測定を実施する。周波数ｆ１から周波数ｆＭのＭ個の周波数を用いる場合、各周波数に対応した第一受信音圧ｄｉ１〜ｄｉＭが得られる。
参照算出部１６１Ｅは、各基準対象に対して１回の測定によって得られる分光反射率ｓｉ１〜ｓｉＬ及び第一受信音圧ｄｉ１〜ｄｉＭを学習値ｘｉｊとする。つまり、学習値ｘｉｊは、ｘｉｊ＝（ｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＬ，ｄｉ１，ｄｉ２，・・・，ｄｉＭ）Ｔとなり、ｘｉｊは、Ｌ＋Ｍ個の要素を含む。なお「Ｔ」は転置行列を示す。
ここでは、厚み検出センサー４０が各周波数に対応した第一受信音圧をそれぞれ測定したが、予め設定された１つの周波数に対する第一受信音圧ｄｉのみ取得されてもよい。この場合、Ｌ＋１個の要素を含む学習値ｘｉｊ＝（ｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＬ，ｄｉ）Ｔが得られる。
【００６１】
ステップＳ１３からステップＳ１５の測定処理が複数回実施されることで、種別ｉに対する複数の学習値ｘｉｊが得られる。
次に、参照算出部１６１Ｅは、以下の式（１）のように、基準メディアの種別毎に学習値ｘｉｊに基づいて、各要素について平均値を求めた平均学習値ｘｉ−Ａｖ、を算出し、さらに、全種別の基準メディアの学習値ｘｉｊの各要素の値を平均した全種平均値ｘ−Ａｖを算出する。
【００６２】
【数１】
2020122661.tif 000003
【００６３】
次に、参照算出部１６１Ｅは、種内共分散行列ＳＷと、種間共分散行列ＳＢを以下の式（３）（４）のように求める。
【００６４】
【数２】
2020122661.tif 000004
【００６５】
次に、参照算出部１６１Ｅは、ＳＷ−１ＳＢに対する行列Ｕ，Λを以下の式（５）により求める。
【００６６】
【数３】
2020122661.tif 000005
【００６７】
なお、式（５）において、行列Ｕは、特徴ベクトルｕを並べた行列である。特徴ベクトルｕは、学習値ｘｉｊの要素数（Ｌ＋Ｍ個）だけ求まるが、そのうち上位Ｋ個が行列Ｕの成分として用いられる。よって、行列Ｕは、Ｌ＋Ｍ行Ｋ列の行列となる。また、行列Λは、対角成分が（λ１，λ２，…，λＫ）であり、その他の成分が０となるＫ行Ｋ列の行列である。
【００６８】
次に、全ての学習値Ｘｉｊに対して、下記式（６）に示すように、特徴量ｙｉｊを求める。さらに、下記式（７）（８）により、種別ｉの基準メディアに関し、特徴量ｙｉｊの平均値である平均特徴量ｙｉ−Ａｖと、種別毎の特徴量のばらつきを示す共分散行列Σｉを求める。
【００６９】
【数４】
2020122661.tif 000006
【００７０】
そして、参照算出部１６１Ｅは、上記のように求められる行列Ｕと、種別毎に求められる平均特徴量ｙｉｊ及び共分散行列Σｉとを参照情報として記憶部１６２に記録する（ステップＳ１８）。
【００７１】
［読取処理］
次に、イメージスキャナー１０による画像の読取処理について説明する。
図１１は、種別判定方法を含む読取処理を示すフローチャートである。
ユーザーが、メディアサポート１２にメディアＰをセットし、イメージスキャナー１０で画像を読み取る読取処理を指令する入力操作を行うと、搬送制御部１６１Ａは、搬送モーター１３５を駆動させてメディアＰを搬送経路１３０に沿って搬送する（ステップＳ２１）。
そして、搬送検出センサー２０によりメディアがセンサー部１５まで搬送されたことを検出すると、まず、種別判定処理が実施される（ステップＳ２２）。
【００７２】
図１２は、種別判定処理を示すフローチャートである。
種別判定処理では、まず、測定指令部１６１Ｃは、ステップＳ１３と同様に、分光器３０に分光測定を指令する分光測定指令を出力する。これにより、分光器３０は、メディアＰに対する分光測定を実施し、メディアＰの各分光波長ｌ１〜ｌＬに対する分光強度を取得し、制御部１６に出力する（ステップＳ３１）。
また、反射率算出部１６１Ｄは、ステップＳ１４と同様に、ステップＳ３１で得られた各分光強度を、ステップＳ１１で得られる分光基準情報により除算し、各分光波長に対する分光反射率ｘ１〜ｘＬを算出する（ステップＳ３２）。
【００７３】
また、測定指令部１６１Ｃは、厚み検出センサー４０に超音波測定を指令する超音波測定指令を出力する。これにより、ステップＳ１５と同様に、厚み検出センサー４０は、超音波測定を実施して第一受信音圧を超音波情報として取得し、制御部１６に出力する（ステップＳ３３）。
このステップＳ３３では、厚み検出センサー４０は、超音波送信部４１から出力させる超音波の周波数を、複数の周波数ｆ１〜ｆＭに順次切り替え、各々の周波数に対する第一受信音圧ｄ１〜ｄＭを取得する。なお、上述したように、ｄ１〜ｄＭは、第一受信信号の信号電圧を用いればよい。また、参照情報算出処理において、いずれか１つの周波数に対する第一受信音圧を用いている場合では、ステップＳ３３においても、その周波数に対する第一受信音圧を用いればよい。
以上により、メディアＰに対する測定値ｘ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘＬ，ｄ１，ｄ２，…，ｄＭ）Ｔが得られる。
【００７４】
次に、距離算出部１６１Ｆは、記憶部１６２から参照情報を読み出し、複数種の基準メディアとメディアＰとのマハラノビス距離をそれぞれ算出する（ステップＳ３４）。
具体的には、行列Ｕを用い、下記式（９）により特徴量ｙを算出し、平均特徴量ｙｉ−Ａｖと、共分散行列Σｉとを用いて、下記式（１０）により、各基準対象に対するマハラノビス距離Ｄｉを求める。
【００７５】
【数５】
2020122661.tif 000007
【００７６】
この後、種別判定部１６１Ｇは、マハラノビス距離Ｄｉが最小となる種別ｉをメディアＰの種別として判定する（ステップＳ３５）。
【００７７】
ステップＳ２２の後、厚み検出部１６１Ｈは、厚み検出センサー４０から出力された第一受信信号を用いて、メディアＰの厚みを検出する（ステップＳ２３）。
以下、厚み検出部１６１Ｈによる厚み検出の原理について説明する。
厚み検出センサー４０により、超音波測定を実施すると、メディアＰの種別、つまりメディアＰを組成する組成物によって第一受信音圧がそれぞれ異なる値となる。また、同じ組成物で組成された同種のメディアＰであっても、メディアＰの厚みが異なると第一受信音圧が異なる値となる。
【００７８】
図１３は、組成物や組成比が同一であり、厚みが異なるプラスチック板により構成されたメディアＰに対し、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの角度を変えて超音波測定を行った際の第一受信音圧が最大となった角度を示す図である。なお、メディアＰの法線は、搬送経路１３０の法線に一致するものとする。以降の説明では、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの角度において、第一受信音圧が最大となる角度をピーク角度と称する。図１３において、曲線Ｑ１は、メディアＰとして厚み０．２ｍｍのプラスチック板を用いた場合の測定結果であり、曲線Ｑ２は、メディアＰとして厚み０．３ｍｍのプラスチック板を用いた場合の測定結果であり、曲線Ｑ３は、メディアＰとして厚み０．５ｍｍのプラスチック板を用いた場合の測定結果である。
【００７９】
メディアＰに対して超音波を送信し、メディアＰを透過した超音波を受信する場合、送受信する超音波の周波数と、メディアＰに対して入力する超音波の角度とによって、超音波を受信した際の第一受信音圧（受信振幅）が変化する、いわゆるコインシデンス効果が生じる。
ここで、超音波送信部４１から送信する超音波の１つの周波数に着目すると、超音波受信部４２から最大受信音圧が得られるピーク角度は、メディアＰの厚みによってそれぞれ異なる角度となる。例えば、図１３に示すように、周波数が約４００ｋＨｚの超音波を用いた場合、０．２ｍｍのプラスチック板ではピーク角度は約５０°であり、０．３ｍｍのプラスチック板ではピーク角度は約４２°であり、０．５ｍｍのプラスチック板ではピーク角度は約３５°である。
【００８０】
また、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの傾斜角を固定にした場合、メディアＰの厚みによって、第一受信音圧が最大となる超音波の周波数がそれぞれ異なる。
例えば、図１３の例において、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの傾斜角を５０°に固定した場合、厚みが０．２ｍｍのプラスチック板のメディアＰでは、超音波送信部４１から約４００ｋＨｚの周波数の超音波を送信した際に第一受信音圧が最大となる。厚みが０．３ｍｍのプラスチック板のメディアＰでは、超音波送信部４１から約３００ｋＨｚの周波数の超音波を送信した際に第一受信音圧が最大となる。厚みが０．５ｍｍのプラスチック板のメディアＰでは、超音波送信部４１から約２００ｋＨｚの周波数の超音波を送信した際に第一受信音圧が最大となる。
【００８１】
図１３に示す例は、メディアＰの種別をプラスチック板とした例であるが、他の種別を用いた場合も同様であり、異なる厚みの同種のメディアＰでは、最大受信音圧が得られる超音波の周波数がそれぞれ異なる。つまり、最大受信音圧が得られる周波数は、メディアＰの種別と厚みとによってそれぞれ異なる値となる。
【００８２】
図１４は、厚み０．２ｍｍの１枚のプラスチック板と、厚み０．２ｍｍの２枚のプラスチック板とを対象とし、所定周波数の超音波を、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの傾斜角を変更して送信した際の第一受信音圧の変化を示す図である。図１５は、厚み０．２３ｍｍの１枚のハガキと、厚み０．２３ｍｍの２枚のハガキとを対象とし、所定周波数の超音波を、メディアＰの法線に対する第一センサー中心軸４０Ｃの傾斜角を変更して送信した際の第一受信音圧の変化を示す図である。
図１４及び図１５に示すように、単一のメディアＰが搬送された場合と、メディアＰが重複された場合とで、ピーク角度は変動しない。
よって、メディアＰが重複された場合でも、ステップＳ２２の処理によりメディアＰの種別が判別されていれば、厚み検出センサー４０により測定される各周波数の第一受信音圧から、メディアＰの厚みを検出することが可能となる。
【００８３】
本実施形態では、メディアＰの種別毎の、メディアＰの厚みと、最大受信音圧が得られる周波数と、その周波数を用いた超音波測定時のピーク受信音圧と、の関係を示す第一関係データを予め記憶部１６２に記録しておく。
そして、ステップＳ２３において、厚み検出部１６１Ｈは、ステップＳ２２で判定されたメディアＰの種別に対応する第一関係データを読み出す。また、厚み検出部１６１Ｈは、厚み検出センサー４０から出力される各周波数の超音波の第一受信音圧と、第一関係データに記録される各周波数に対応するピーク受信音圧との差を算出し、当該差が最小となる周波数に対応した厚みを、メディアＰの厚みとして検出する。つまり、メディアＰに対する第一センサー中心軸４０Ｃの角度がピーク角度となる周波数を特定し、その周波数とピーク角度との組み合わせからメディアＰの厚みを検出する。
【００８４】
この後、重複判定部１６１Ｉは、ステップＳ２２により判定されたメディアＰの種別と、ステップＳ２３により検出されたメディアＰの厚みとに基づいて、メディアＰの重複を検出するための閾値を設定する（ステップＳ２４）。
これには、メディアＰの種別毎の、メディアＰの厚みと、重複判定を行うための閾値とを示す第二関係データを予め記憶部１６２に記録しておく。そして、重複判定部１６１Ｉは、第二関係データから、メディアＰの種別及び厚みに対応した閾値を読み出す。
【００８５】
以上の後、重複判定部１６１Ｉは、重複検出センサー５０を駆動させて、重複検出処理を実施させる（ステップＳ２５）。つまり、重複検出センサー５０は、送信素子５１から超音波を送信させ、受信素子５２で超音波を受信させる。そして、重複検出センサー５０は、受信素子５２から出力される第二受信音圧に基づく第二受信信号を、制御部１６に出力する。
【００８６】
重複判定部１６１Ｉは、重複検出センサー５０から出力される第二受信信号を受信すると、第二受信音圧がステップＳ２４で設定した閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。なお、第二受信音圧と第二受信信号の信号電圧とは比例する。よって、ステップＳ２５では、第二受信信号の信号電圧の閾値を設定し、ステップＳ２６では、第二受信信号の信号電圧と閾値とを比較すればよい。
【００８７】
ステップＳ２６において、ＹＥＳと判定される場合、つまり、第二受信音圧が閾値未満である場合は、メディアＰを通過した超音波の音圧が小さく、２枚以上のメディアＰが重複して搬送されていると判定する。この場合、搬送制御部１６１Ａは、メディアＰの搬送動作を停止させ、メディアＰの搬送方向を反転させてメディアＰを所定量だけ搬送方向の上流側に戻して、再度メディアＰの搬送を再開させる（ステップＳ２７）。この後、再び、ステップＳ２６による重複判定を実施する。なお、複数回連続して重複と判定される場合、エラーメッセージ等を表示させて処理を終了させてもよい。
【００８８】
また、ステップＳ２６において、ＮＯと判定される場合、つまり、第二受信音圧が閾値以上である場合は、搬送制御部１６１ＡによるメディアＰの搬送動作を継続して行う（ステップＳ２８）。そして、搬送されたメディアＰがスキャン部１４の読取位置まで来ると、読取制御部１６１Ｂは、スキャン部１４を制御して画像を読み取らせる（ステップＳ２９）。この後、搬送制御部１６１Ａにより、さらにメディアＰが搬送されることで、メディアＰが排出口１１Ｂから排出される。
【００８９】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態のイメージスキャナー１０では、センサー部１５及び制御部１６により構成される種別判定装置を備え、判定されたメディアＰの種別に基づいたメディアＰの重複（重送）の検出を行う。
センサー部１５には、メディアＰからの光を検出し、分光強度を含む光情報を取得する分光器３０と、メディアＰに超音波を送信してメディアＰを介した超音波を受信する超音波測定を実施して、受信音圧を含む超音波情報を取得する厚み検出センサー４０とが設けられている。そして、制御部１６の種別判定部１６１Ｇは、これらの光情報及び超音波情報に基づいてメディアＰの種別を判定する。
つまり、従来では、メディアＰの種別を判定する際に光情報のみを用いていたため、メディアＰの組成物や組成比に基づいた種別は判定できるが、同一組成物かつ同一組成比を有し厚みが異なる複数種のメディアＰをそれぞれ判別することができなかった。これに対して、本実施形態では、光情報に加えて、メディアＰを介した超音波情報に基づく種別判定を実施する。超音波は、メディアＰの厚みによって透過率や反射率や減衰率等が大きく変化するので、光情報に加えてこのような超音波情報を用いた種別判定を実施することで、メディアＰの厚みを考慮したより正確な種別判定を実施することができる。
【００９０】
本実施形態では、分光器３０は、光源部３１、分光素子３２、及び受光素子３３により構成され、メディアＰに対する分光測定を実施することで、メディアＰからの反射光に含まれる複数の分光波長に対する分光強度を光情報として取得する。
このように、分光器３０でメディアＰの複数の分光波長に対する分光強度を測定することで、単一波長の光を取得する場合などに比べて、精度の高い測定を実施することができる。
【００９１】
本実施形態では、複数種の基準メディアに対して複数回の分光測定及び超音波測定を実施することで、参照算出部１６１Ｅは、種別毎の平均特徴量ｙｉ−Ａｖ及び共分散行列Σｉと、行列Ｕとを算出する。そして、距離算出部１６１Ｆは、これらの平均特徴量ｙｉ−Ａｖ、共分散行列Σｉ、及び行列Ｕを用いて、測定対象であるメディアＰと、各基準メディアとの間のマハラノビス距離をそれぞれ算出し、種別判定部１６１Ｇは、マハラノビス距離が最小となる種別をメディアＰの種別として判定する。
このようなマハラノビス距離を用いた種別判定を実施することで、分光測定時の分光情報や、超音波測定時の超音波情報のばらつきを考慮した種別判定を実施することができ、メディアＰの種別を高精度に判定することができる。なお、ここで述べるばらつきには、同一のメディアＰでの測定位置の差による面内ばらつき、同種の複数の基準メディアをした際の基準メディア毎のばらつき（ロット差）、測定を実施する毎のセンサー（分光器３０及び厚み検出センサー４０）の計測ばらつきが含まれ、本実施形態では、これらのばらつきを考慮した種別判定を実施することが可能となる。
【００９２】
本実施形態では、厚み検出センサー４０が超音波検出部として機能し、この厚み検出センサー４０は、搬送経路１３０に送られたメディアＰに超音波を送信する超音波送信部４１と、メディアＰを透過した超音波を受信する超音波受信部４２と、を備えている。そして、この厚み検出センサー４０は、超音波受信部４２で超音波が受信された際の音圧である第一受信音圧を超音波情報として取得する。
メディアＰを透過する超音波は、メディアＰの厚みによって大きく変化するので、例えばメディアＰを反射した超音波の音圧等に比べて、メディアＰの厚み判定を行う情報として適している。よって、厚み検出センサー４０で検出される第一受信音圧を超音波情報とすることで、精度よくメディアＰの種別を判定できる。
【００９３】
本実施形態では、厚み検出部１６１Ｈは、種別判定部１６１Ｇによって判定されたメディアＰの種別と、厚み検出センサー４０により検出される第一受信音圧と、に基づいて、メディアＰの厚みを検出する。
本実施形態では、厚み検出部１６１Ｈは、判定したメディアＰの種別でのコインシデンス効果を利用して、メディアＰの厚みを検出する。これにより、メディアＰの種別に加え、メディアＰの厚みを高精度に検出することができる。
【００９４】
本実施形態では、厚み検出センサー４０の超音波送信部４１及び超音波受信部４２に設けられる第一超音波デバイス４３は、複数種の開口幅の開口部４３１Ａを有し、複数の周波数の超音波を送受信することが可能に構成されている。そして、厚み検出部１６１Ｈは、判定されたメディアＰの種別に対応した第一関係データから、各周波数に対応するピーク受信音圧を読み出し、測定により得られた各周波数に対する受信音圧と当該周波数に対するピーク受信音圧との差が最小となる周波数を特定することで、メディアＰの厚みを検出する。これにより、コインシデンス効果を利用して、容易にメディアＰの厚みを検出することができる。
【００９５】
本実施形態では、センサー部１５は、重複検出センサー５０を備え、この重複検出センサー５０は、メディアＰに超音波を送信する送信素子５１と、メディアＰを透過した超音波を受信する受信素子５２と、を備える。また、重複判定部１６１Ｉは、種別判定部１６１Ｇにより判定されたメディアＰの種別、及び厚み検出部１６１Ｈにより検出されたメディアＰの厚みに基づいて閾値を設定する。そして、重複判定部１６１Ｉは、受信素子５２で受信した超音波の第二受信音圧と、閾値とを比較することで、メディアＰの重複を判定する。
メディアＰを透過する超音波は、メディアＰの種別と厚みとに応じて変化するが、本実施形態では、メディアＰの種別及び厚みに応じた閾値を設定することができ、メディアＰの重複を高精度に判定できる。
このため、本実施形態のイメージスキャナー１０は、メディアＰの重送による紙詰まりや、重送されたメディアＰの画像が読み取られることによる画像の読み取りミスを抑制することができる。
【００９６】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、厚み検出センサー４０は、第一センサー中心軸４０Ｃが固定で、複数の周波数の超音波を送信する例を示した。これに対して、第二実施形態では、厚み検出センサー４０の第一センサー中心軸４０Ｃを変更可能な点で第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００９７】
図１６は、第二実施形態の厚み検出センサー４０Ａの概略構成を示す図である。
本実施形態の厚み検出センサー４０Ａは、図１６に示すように、回転軸４４と、回転軸４４の周りに厚み検出センサー４０Ａを回動させる回動機構４５を備えている。
このような厚み検出センサー４０Ａは、回動機構４５により第一センサー中心軸４０ＣのメディアＰの法線に対する傾斜角を変更することが可能となる。また、回動機構４５には、ロータリーエンコーダー等の角度検出センサーが設けられており、第一センサー中心軸４０Ｃの傾斜角を検出する。
【００９８】
また、本実施形態の厚み検出センサー４０Ａでは、第一超音波デバイス４３は、単一の周波数の超音波の送信及び受信を行う。よって、第一超音波デバイス４３の各開口部４３１Ａの開口幅は、同一幅に形成されていればよい。
【００９９】
このような本実施形態では、ステップＳ１５及びステップＳ３３の超音波測定において、第一センサー中心軸４０Ｃの角度を順次変更して、単一の周波数の超音波を送信し、各角度に応じた第一受信音圧ｄ１〜ｄＭを超音波情報として取得する。
よって、参照算出部１６１Ｅは、基準メディアの分光反射率と、超音波の送受信角度を変更した際の第一受信音圧とに基づいて、参照情報を算出する。また、距離算出部１６１Ｆは、測定対象のメディアＰの分光反射率と、超音波の送受信角度を変更した際の第一受信音圧と、参照情報と、に基づいて、マハラノビス距離を算出する。
【０１００】
また、図１４及び図１５に示すように、第一センサー中心軸４０Ｃの角度を変更しながら所定の周波数の超音波を送信すると、メディアＰの種別とメディアＰの厚みとに応じた特定の角度において、第一受信音圧がピークとなる。したがって、ステップＳ２３では、厚み検出部１６１Ｈは、第一受信音圧がピークとなるピーク角度を検出することで、メディアＰの厚みを検出することができる。この場合、記憶部１６２に、メディアＰの厚みに対するピーク角度の関係を示した第三関係データを記録しておく。
図１３に示す例を用いると、メディアＰがプラスチック板であり、４００ｋＨｚの超音波を用いて超音波測定を実施した際に、ピーク角度が約５０°であれば、０．２ｍｍの厚みを検出することができ、ピーク角度が約４２°であれば、０．３ｍｍの厚みを検出することができ、ピーク角度が約３５°であれば、０．５ｍｍの厚みを検出することができる。
【０１０１】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、厚み検出センサー４０は、搬送経路１３０に搬送されるメディアＰに対して複数の角度から超音波を送信し、厚み検出部１６１Ｈは、各角度に対応した超音波の受信音圧のうち、最大受信音圧に対応するピーク角度に基づいて、メディアＰの厚みを検出する。この場合、メディアＰの厚みとピーク角度とを１対１で対応付けた関係データを用いればよく、処理の簡略化を図れる。
【０１０２】
［変形例］
［変形例１］
第一実施形態では、メディアＰに対する第一センサー中心軸４０Ｃの角度が、メディアＰの種別及び厚みに対応したピーク角度となる周波数を特定するために、各周波数の受信音圧と、第一関係データに記録される各周波数のピーク受信音圧との差を算出した。
この場合、メディアＰが重送されている場合、受信音圧が全体的に低下し、メディアＰの厚みを適正に判定することができない。よって、各周波数について受信音圧とピーク受信音圧の差を算出し、その差の最小値が、予め設定された規定値以上である場合、メディアＰが重送されていると判定してもよい。
また、この場合、重複検出センサー５０が設けられていなくてもよい。
【０１０３】
［変形例２］
上記実施形態で説明したように、参照算出部１６１Ｅ及び距離算出部１６１Ｆは、メディアＰを透過した超音波の受信音圧と、メディアＰに対する分光情報とに基づいて参照情報の算出、及びマハラノビス距離の算出を行う。この場合、メディアＰに含まれる組成物やその組成比の差による種別の判定に加え、超音波の透過しやすさに基づくメディアＰの厚みを考慮した種別判定を行うことができる。
したがって、イメージスキャナー１０で用いるメディアＰが、予め限られたメディアのみである場合、つまり、使用可能なメディアＰの種別及び厚みが限られている場合、種別判定と同時に厚みを検出することも可能となる。この場合、イメージスキャナー１０で使用可能な全ての種別、全ての厚みの基準メディアに基づき、種別毎、厚み毎に平均特徴量ｙｉ−Ａｖ、共分散行列Σｉを算出する。これにより、厚み検出部１６１Ｈによる厚みの検出処理を不要にできる。
【０１０４】
また、この場合、厚み検出センサー４０が設けられず、重複検出センサー５０のみが設けられてもよい。つまり、重複検出センサー５０において実施される超音波の送受信処理で得られる第二受信音圧を用いて、参照情報の算出や、メディアＰと基準メディアとの間のマハラノビス距離の算出を行ってもよい。
【０１０５】
［変形例３］
上記実施形態では、種別判定部１６１Ｇは、距離算出部１６１Ｆにより算出されるマハラノビス距離に基づいてメディアＰの種別を判定したが、これに限定されない。例えば、種別判定部１６１Ｇは、メディアＰと基準対象との間のユークリッド距離を算出し、メディアＰと基準メディアと特徴量間の近さを判定してもよい。
【０１０６】
［変形例４］
第一実施形態では、参照算出部１６１Ｅによって参照情報が算出される例を示したが、これらの参照情報は、工場出荷時に記憶部１６２に記憶されていてもよく、インターネット等を介して、他のデータサーバーから受信されるものであってもよい。この場合、参照算出部１６１Ｅによる参照情報の算出処理を省略することができる。
【０１０７】
［変形例５］
上記実施形態では、第一超音波デバイス４３及び第二超音波デバイス５３として、第一振動板４３２や第二振動板５３２を振動させることで、超音波の送信や受信を行ったが、これに限定されない。例えば、圧電体に電圧を印加することで、圧電体自身を振動させて超音波を送信したり、超音波を受信したりする、バルク型圧電素子を用いてもよい。
【０１０８】
［変形例６］
第二実施形態において、厚み検出センサー４０Ａは、回転軸４４を中心に回動可能に構成され、回動機構４５によって所定角度に回動される構成を例示した。
これに対して、厚み検出センサーが、複数の超音波送信部４１と、これらの超音波送信部４１に対応した複数の超音波受信部４２とを備え、各超音波送信部４１の第一センサー中心軸４０Ｃが、それぞれメディアＰの法線に対して異なる角度で傾斜している構成としてもよい。この場合でも、メディアＰに対して複数の角度から超音波を出力した際の第一受信音圧を取得することができる。
【０１０９】
さらには、超音波送信部４１が、一方向に並ぶ複数の超音波トランスデューサーがそれぞれ独立して駆動可能な構成、又は、複数の超音波トランスデューサーにより構成された超音波チャンネルが一方向に並んで配置され、各超音波チャンネルがそれぞれ独立して駆動可能な構成としてもよい。この場合、各超音波トランスデューサー、または、各超音波チャンネルを遅延駆動させることで、遅延時間に応じた方向に超音波の送信方向を制御することができる。このように、超音波の送信方向を変化させることで、メディアＰの法線に対する超音波の入射角を複数の角度に変化させることができる。
この場合、超音波受信部４２は、例えば、超音波送信部４１により超音波の走査が可能な範囲をカバーする超音波受信面を有する構成とすればよい。すなわち、超音波送信部４１の送信面４１１に対して、超音波受信部４２の受信面４２１を十分に大きくする。
このような構成では、回転軸４４や回動機構４５の構成が不要となり、かつ、複数の超音波送信部４１及び複数の超音波受信部４２を用いることもないため、厚み検出センサー４０Ａの構成の簡素化を図れ、厚み検出センサー４０Ａを小型にすることができる。
【０１１０】
［変形例７］
上記実施形態では、メディアＰの分光反射率、及びメディアＰに超音波測定を実施した際の受信音圧に基づいて、メディアＰの特徴量を算出したが、分光反射率の代わりに分光強度を用いてもよい。また、所定波長間隔となる複数の分光波長の分光反射率や分光強度に限られず、特定波長の分光反射率や分光強度を用いてもよい。例えば、複数の分光波長の分光反射率のうちの、主成分、ＰＬＳ成分、独立成分の成分量を用いて特徴量を算出してもよい。
さらに、光検出部が分光器３０であり、光情報として、分光強度を取得する例を示したが、例えば、ＲＧＢカラーフィルターを備えた撮像カメラにより撮像される画像を光情報としてもよい。この場合、光情報は、赤色波長域の光強度、緑色波長域の光強度、及び青色波長域の光強度の３つの色情報となり、上記実施形態と比較して種別判定精度は低下するが、安価な装置による種別判定が可能となる。また、色情報と超音波情報とを用いた種別判定を行うことで、色情報のみを用いて種別判定を行う場合に比べて種別判定精度は向上できる。
【０１１１】
［変形例８］
上記実施形態では、種別判定装置を備える電子機器として、イメージスキャナー１０を例示したが、これに限定されない。
例えば、対象物であるメディアを所定の印刷位置まで搬送し、搬送されたメディアに対して印刷ヘッドによる印刷処理を行うプリンターに、種別判定装置を組み込んでもよい。この場合、プリンターが電子機器であり、印刷ヘッドが処理部となる。
【０１１２】
具体的には、プリンターの印字ヘッドに、分光器３０及び厚み検出センサー４０を搭載する。そして、プリンターは、印刷ヘッドによる印刷処理を実施する前に、上記実施形態と同様の手法により、メディアの種別判定及び厚み検出を行う。これにより、プリンターは、判定されたメディアの種別や厚みに応じた印刷処理を実施する。例えば、画像データの色をメディア上で再現するための色変換処理、ハーフトーン処理、インク吐出量の算出などを行う。
また、プリンターに、上記実施形態と同様のセンサー部１５を設けて、搬送されるメディアの重送を検出してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…イメージスキャナー（電子機器）、１４…スキャン部（処理部）、１５…センサー部、１６…制御部、３０…分光器、３１…光源部、３２…分光素子、３３…受光素子、４０…厚み検出センサー、４０Ａ…厚み検出センサー、４０Ｃ…第一センサー中心軸、４１…超音波送信部、４２…超音波受信部、４３…第一超音波デバイス、４４…回転軸、４５…回動機構、５０…重複検出センサー、５０Ｃ…第二センサー中心軸、５１…送信素子、５２…受信素子、５３…第二超音波デバイス、１３０…搬送経路、１６１…演算部、１６１Ａ…搬送制御部、１６１Ｂ…読取制御部、１６１Ｃ…測定指令部、１６１Ｄ…反射率算出部、１６１Ｅ…参照算出部、１６１Ｆ…距離算出部、１６１Ｇ…種別判定部、１６１Ｈ…厚み検出部、１６１Ｉ…重複判定部、１６２…記憶部、Ｐ…メディア（対象物）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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