(57)【要約】【課題】物体の縁部及び、物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を高精度に検出する。【解決手段】列状に配置され、物体が通過する通過領域に対して平行光を時間差で発光する複数の発光部と、前記物体で反射した前記平行光、又は前記物体を透過した前記平行光を受光する、前記発光部の数よりも少ない数の受光部と、前記受光部が受光した平行光の強度分布によって、前記物体の縁部及び、前記物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を検出する検出部と、を備える検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列状に配置され、物体が通過する通過領域に対して平行光を時間差で発光する複数の発光部と、
前記物体で反射した前記平行光、又は前記物体を透過した前記平行光を受光する、前記発光部の数よりも少ない数の受光部と、
前記受光部が受光した平行光の強度分布によって、前記物体の縁部及び、前記物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を検出する検出部と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記複数の発光部は、共通の基板上で一体に成形されて発光素子を構成する請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数の発光部は、それぞれが異なる複数の発光強度で発光する請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数の発光部は、前記物体が通過する通過方向に対して交差するように配置され、かつ、順次発光し、
前記検出部は、前記物体の縁部及び前記部分の縁部の少なくとも一方に基づき、前記物体の二次元形状、前記物体の通過方向長さ、前記物体における前記通過方向に直交する直交方向幅、前記物体の前記直交方向に対する傾き、前記部分の二次元形状、前記部分の通過方向長さ、前記部分における前記直交方向幅、前記物体に対する前記部分の位置、及び、当該位置の位置ずれの少なくとも１つを検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記複数の発光部は、前記物体が通過する通過方向に沿って配置され、かつ、順次発光し、
前記検出部は、前記物体の縁部及び前記部分の縁部の少なくとも一方に基づき、前記物体の速度を検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水平方向に移動する移動物体の、移動方向の長さ、該移動方向に交わる水平方向の幅、および垂直方向の高さからなる該移動物体の三次元寸法を測定する三次元寸法測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】平１０−３１８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、物体の縁部及び、物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を高精度に検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、列状に配置され、物体が通過する通過領域に対して平行光を時間差で発光する複数の発光部と、前記物体で反射した前記平行光、又は前記物体を透過した前記平行光を受光する、前記発光部の数よりも少ない数の受光部と、前記受光部が受光した平行光の強度分布によって、前記物体の縁部及び、前記物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を検出する検出部と、を備える検出装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、前記複数の発光部は、共通の基板上で一体に成形されて発光素子を構成する請求項１に記載の検出装置である。
【０００７】
請求項３の発明は、前記複数の発光部は、それぞれが異なる複数の発光強度で発光する請求項１又は２に記載の検出装置である。
【０００８】
請求項４の発明は、前記複数の発光部は、前記物体が通過する通過方向に対して交差するように配置され、かつ、順次発光し、前記検出部は、前記物体の縁部及び前記部分の縁部の少なくとも一方に基づき、前記物体の二次元形状、前記物体の通過方向長さ、前記物体における前記通過方向に直交する直交方向幅、前記物体の前記直交方向に対する傾き、前記部分の二次元形状、前記部分の通過方向長さ、前記部分における前記直交方向幅、前記物体に対する前記部分の位置、及び、当該位置の位置ずれの少なくとも１つを検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置である。
【０００９】
請求項５の発明は、前記複数の発光部は、前記物体が通過する通過方向に沿って配置され、かつ、順次発光し、前記検出部は、前記物体の縁部及び前記部分の縁部の少なくとも一方に基づき、前記物体の速度を検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の構成によれば、平行光を用いない場合に比べ、物体の縁部及び、物体における反射率又は透過率が異なる部分の縁部の少なくとも一方を高精度に検出できる。
【００１１】
本発明の請求項２の構成によれば、個々に製造された発光部を複数配置する場合に比べ、複数の発光部同士における位置精度及び照射方向の精度が高い。
【００１２】
本発明の請求項３の構成によれば、発光部を順次発光しない場合に比べ、物体の二次元形状、物体の通過方向長さ、物体における通過方向に直交する直交方向幅、物体の直交方向に対する傾き、物体における反射率又は透過率が異なる部分の二次元形状、前記部分の通過方向長さ、前記部分における直交方向幅、物体に対する前記部分の位置、及び、当該位置の位置ずれの少なくとも１つを高精度に検出できる。
【００１３】
本発明の請求項４の構成によれば、発光部を順次発光しない場合に比べ、物体の速度を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）第１実施形態に係る検出装置の平面図であり、（Ｂ）第１実施形態に係る検出装置の正面図であり、（Ｃ）第１実施形態に係る検出装置の側面図である。
【図２】第１実施形態に係る発光素子の変形例を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体レーザの平行光の間隔を、平行光のまま、拡大又は縮小する光学素子を用いた構成を示す模式図である。
【図４】検出対象が第１の物体上に第２の物体が載せられて構成された物体である場合を示す図である。
【図５】第１実施形態の受光素子が受光した平行光の受光強度の分布を示す図である。
【図６】第１実施形態において物体の速度を検出するための構成を示す平面図である。
【図７】第１実施形態における物体の傾きの検出を説明するための平面図である。
【図８】物体を透過した平行光を受光する構成を示す正面図である。
【図９】発光素子及び受光素子の変形例を示す模式図である。
【図１０】（Ａ）第２実施形態に係る検出装置の平面図であり、（Ｂ）第２実施形態に係る検出装置の正面図であり、（Ｃ）第２実施形態に係る検出装置の側面図である。
【図１１】第２実施形態の受光素子が受光した平行光の受光強度の分布を示す図である。
【図１２】第２実施形態の変形例の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
【００１６】
［第１実施形態］
（第１実施形態に係る検出装置１０の構成）
まず、第１実施形態に係る検出装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る検出装置１０の構成を示す概略図である。検出装置１０は、図１（Ｃ）に示されるように、発光部材の一例としての発光素子２０と、受光部の一例としての受光素子３０と、検出部４０と、を備えている。
【００１７】
（発光素子２０）
発光素子２０は、図１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、物体Ｂが通過（移動）する通過領域（移動領域）Ｒに対して平行光を発光する複数（少なくとも３つ以上）の発光部の一例としての半導体レーザ２２を有している。半導体レーザ２２としては、具体的には、光が半導体基板と垂直に出射する面発光レーザ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ（ＳＥＬ）)、より具体的には、共振器を半導体基板と垂直に作り込んだ垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ（ＶＣＳＥＬ））が用いられる。
【００１８】
なお、半導体レーザ２２としては、例えば、共振器を半導体基板に沿った方向に作り込み、へき開した側面から光を半導体基板に沿った方向へ出射する端面発光レーザ（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ（ＥＥＬ）)であってもよい。
【００１９】
半導体レーザ２２は、ＬＥＤと異なり、共振器構造を有している。半導体レーザ２２では、共振器構造により、光を共振することで、光が平行光化、小径化するようになっている。すなわち、共振器構造が、平行光化構造として機能している。なお、平行光化する構成としては、共振器構造に代えて又は加えて、コリメートレンズ等の光学素子を用いた構成であっても良い。従って、発光部としては、ＬＥＤに対してコリメートレンズ等の光学素子を用いた構成であってもよい。
【００２０】
また、発光素子２０は、共通の基板（半導体基板（ウエハ））上で複数の半導体レーザ２２が一体に成形されている。すなわち、発光素子２０は、個々に製造された発光部を複数組み付けて構成したものではなく、複数の半導体レーザ２２を一連のプロセスで成形して構成したものとされている。
【００２１】
また、複数の半導体レーザ２２は、物体Ｂが通過領域Ｒを通過（移動）する通過方向（移動方向）Ｙと直交する直交方向（矢印Ｘ方向）に沿って列状に配置されている。具体的には、複数の半導体レーザ２２は、一列に配置されている。
【００２２】
なお、半導体レーザ２２は、図２（Ａ）に示されるように、２列に配置されていても良い。これにより、各半導体レーザ２２における直交方向Ｘの間隔が小さくなり、分解能が向上する。なお、ＶＣＳＥＬである半導体レーザ２２を３列以上並べる場合では、各半導体レーザ２２の間に配線スペースが必要となり、各半導体レーザ２２における直交方向Ｘの間隔が小さくならないため、分解能は２列の場合に比べて向上し難い。ただし、半導体レーザ２２の数を増やして検出の信頼性を向上させるべく、半導体レーザ２２を３列以上配置することは可能である。
【００２３】
また、複数の半導体レーザ２２は、図２（Ｂ）に示されるように、直交方向Ｘに対して、斜めに配置される構成であってもよい。これにより、各半導体レーザ２２における直交方向Ｘの間隔が小さくなり、分解能が向上する。
【００２４】
図１（Ｂ）に示されるように、複数の半導体レーザ２２は、下方に平行光を照射するようになっており、各半導体レーザ２２から照射された平行光が直交方向Ｘに沿って列状に配置されるようになっている。平行光のビーム径は、例えば、１〜２０μｍとされ、平行光の間隔は、例えば、１０〜１０００μｍとされる。
【００２５】
さらに、複数の半導体レーザ２２は、順次発光するようになっている。具体的には、複数の半導体レーザ２２は、図１（Ａ）において最も左に位置する（以下、「最左の」という）半導体レーザ２２Ａから図１（Ａ）において最も右に位置する（以下、「最右の」という）半導体レーザ２２Ｂまで順番に１つずつ発光し、最右の半導体レーザ２２Ｂの発光が終了した後、最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまでの発光が再度行われる。このように、複数の半導体レーザ２２は、最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまでの順次発光を繰り返すようになっている。
【００２６】
各半導体レーザ２２を発光する発光間隔は、例えば、１ｎｓとされている。従って、１０００個の半導体レーザ２２を有する発光素子２０では、最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまで順次発光する１周期が、１μｓとされる。
【００２７】
また、各半導体レーザ２２の発光量のばらつきを補正するために、予め、全体の反射率が一定とされたサンプルを用いて、半導体レーザ２２ごとにシェーディング補正を行うことが望ましい。
【００２８】
なお、半導体レーザ２２の発光は、半導体レーザ２２Ａから半導体レーザ２２Ｂまで順番に１つずつ発光する場合に限られるものではなく、要求される分解能等に合わせて、他の方法で複数の半導体レーザ２２を発光させてもよい。例えば、複数の半導体レーザ２２のうち、一部を間引いて、順次発光する構成であってもよい。すなわち、複数の半導体レーザ２２の一部を使用しない構成であってもよい。
【００２９】
要するに、半導体レーザ２２の発光としては、少なくとも、複数の半導体レーザ２２のうち、一部の半導体レーザ２２と、他の一部の半導体レーザ２２とを異なるタイミングで発光させる構成であればよい。
【００３０】
また、図３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、半導体レーザ２２の平行光の間隔を、平行光のまま、拡大又は縮小する光学素子２４を用いてもよい。これにより、要求される分解能に平行光の間隔を適合させられる。光学素子２４としては、例えば、両側テレセントリックレンズが用いられる。
【００３１】
両側テレセントリックレンズは、図３（Ｃ）に示されるように、一対のレンズ２４Ａと、その一対のレンズ２４Ａの間に配置された絞り２４Ｂと、を備えて構成されている。絞り２４Ｂの大きさを小さくすることで、平行光成分のみを取り込める一方で光量が低下する。したがって、絞り２４Ｂの大きさは、要求される精度（平行光でない成分を許容できる程度）と要求される光量とに応じて設定される。また、半導体レーザ２２を一列配置した場合では、両側テレセンセントリックレンズの形状は、図３（Ｄ）に示されるように、光路に不要な部分を取り除いた形状、すなわち、光路に必要な部分を残して板状とした形状であってもよい。
【００３２】
（物体Ｂ）
発光素子２０が平行光を照射する照射対象である物体Ｂは、図１（Ａ）に示されるように、反射率が異なる部分（以下、相違部分という）Ｐを有している。なお、本実施形態では、相違部分Ｐは、物体Ｂにおける相違部分Ｐ以外の部分よりも反射率が高い部分とされている。
【００３３】
なお、反射率とは、発光素子２０からの平行光を受光素子３０へ反射する（導く）率である。反射率は、例えば、相違部分Ｐにおける材質・光沢などの違いや、相違部分Ｐの反射面（表面）における反射角度の違いによって、変化する。
【００３４】
また、物体Ｂは、縁部（境界）Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を有している。縁部Ｅは、直交方向一端（図１（Ａ）における左端）Ｅ１、直交方向他端（図１（Ａ）における右端）Ｅ２、通過方向Ｙ上流端Ｅ３及び通過方向下流端Ｅ４から構成されている。
【００３５】
相違部分Ｐは、縁部（境界）Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）を有している。縁部Ｆは、直交方向一端（図１（Ａ）における左端）Ｆ１、直交方向他端（図１（Ａ）における右端）Ｆ２、通過方向上流端Ｆ３及び通過方向下流端Ｆ４から構成されている。
【００３６】
物体Ｂとしては、図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第１の物体Ｂ１上に、第１の物体Ｂ１とは異なる反射率を有する第２の物体Ｂ２が載せられて構成された物体であってもよい。この場合は、第２の物体Ｂ２が、前述の相違部分Ｐとして構成される。なお、図４（Ｂ）では、発光素子２０（半導体レーザ２２）が配置された位置を破線で示している（後述の図６も同様）。
【００３７】
また、物体Ｂとしては、搬送部材で搬送される物体であってもよく、また、空中を飛ぶ（飛翔する）物体であってもよい。飛翔する物体であっても、背景との反射率の差があれば、物体の縁部Ｅを検出可能である。なお、飛翔方向は、半導体レーザ２２の配置方向（直交方向）に対して斜めであってもよい。
【００３８】
（受光素子３０）
受光素子３０は、図１（Ｃ）に示されるように、物体Ｂで反射した平行光を受光する素子で構成されている。具体的には、受光素子３０としては、例えば、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＰＤ））が用いられる。フォトダイオードは、受光した受光量に応じた電気信号を出力するようになっている。具体的には、フォトダイオードは、受光量が大きくなれば、出力値（電流値又は電圧値）が高くなるようになっている。
【００３９】
受光素子３０は、物体Ｂの通過領域Ｒの上方に配置されている。すなわち、受光素子３０は、発光素子２０が照射した平行光が反射する側、つまり、通過領域Ｒに対する発光素子２０が配置された側に配置されている。また、受光素子３０は、発光素子２０に対する通過方向上流側に配置されている。なお、受光素子３０は、発光素子２０に対する通過方向下流側に配置されていても良い。
【００４０】
受光素子３０は、複数、且つ、半導体レーザ２２の数よりも少ない数で構成されている。本実施形態では、半導体レーザ２２は、１つずつ発光するため、どの半導体レーザ２２の平行光を受光しているかが把握できるため、半導体レーザ２２毎に受光素子３０を設ける必要がなく、半導体レーザ２２の数よりも少ない数とすることが可能となる。従って、受光素子３０は、１つで構成されていてもよい。
【００４１】
受光素子３０は、発光素子２０の長さ方向（Ｘ方向）の一端部から他端部に沿って配置されている。すなわち、受光素子３０は、発光素子２０の長さ方向の一端部（最左の半導体レーザ２２Ａ）及び他端部（最右の半導体レーザ２２Ｂ）に対する通過方向上流側に配置されている。
【００４２】
さらに、受光素子３０における反射光の入射側には、反射光を集光させるレンズ３２が配置されている。これにより、受光素子３０が受光する受光量が確保される。レンズ３２としては、例えば、複数の受光素子３０に対して共通に配置されるレンズとしてのシリンドリカルレンズが用いられている。なお、反射光を集光させるレンズとしては、受光素子３０ごとにレンズが配置された構成であってもよい。また、反射光を集光させるレンズを有さない構成であってもよい。
【００４３】
また、本実施形態のように、複数の受光素子３０を用いる場合には、各半導体レーザ２２と各受光素子３０とを予め対応付けておくことが望ましい。すなわち、どの半導体レーザ２２が発光した場合に、どの受光素子３０の出力値を参照するかを予め設定しておくことが望ましい。これにより、複数の受光素子３０による出力値の中から選択するに比べ、処理速度が速くなる。なお、各半導体レーザ２２と各受光素子３０との対応付けは、例えば、１つの受光素子３０に対して、複数の半導体レーザ２２が対応付けられる。
【００４４】
なお、複数の受光素子３０に対して、１つの半導体レーザ２２を対応付けても良く、この場合では、例えば、１つの半導体レーザ２２が発光した場合に、複数の受光素子３０による出力値の中から最大値を選択して、当該最大値を参照する構成とされる。
【００４５】
また、各受光素子３０の受光量のばらつきを補正するために、予め、全体の反射率が一定とされたサンプルを用いて、受光素子３０ごとにシェーディング補正を行うことが望ましい。また、受光素子３０は、複数の受光素子３０のうち、一部を間引いて、平行光を受光する構成であってもよい。すなわち、複数の受光素子３０の一部を使用しない構成であってもよい。
【００４６】
（検出部４０）
図５には、図１（Ａ）における最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまでの順次発光を物体Ｂに対して１回行ったときに、受光素子３０が受光した平行光の受光強度の分布が示されている。この受光強度の分布では、受光強度が変化する変化点Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）、変化点Ｈ（Ｈ１，Ｈ２）を有している。
【００４７】
検出部４０は、受光素子３０が受光した平行光の強度分布（すなわち、図５に示すような受光強度の分布）によって、物体Ｂにおける相違部分Ｐの縁部（境界）Ｆ及び物体Ｂ自体の縁部（境界）Ｅの少なくとも一方を検出するようになっている。
【００４８】
具体的には、受光強度の分布における変化点Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）、変化点Ｈ（Ｈ１，Ｈ２）に基づき、物体Ｂにおける相違部分Ｐの縁部Ｆ及び物体Ｂの縁部Ｅの少なくとも一方を検出するようになっている。
【００４９】
図５に示す例では、受光強度の分布における変化点Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）は、物体Ｂの縁部Ｅに対応しており、検出部４０は、変化点Ｇの有無によって、物体Ｂの縁部Ｅの有無、すなわち、物体Ｂ自体の有無を検出するようになっている。すなわち、変化点Ｇが生じなかった場合には、物体Ｂがないことが検出される。
【００５０】
また、受光強度の分布における変化点Ｈ（Ｈ１，Ｈ２）は、相違部分Ｐの縁部Ｆに対応しており、検出部４０は、変化点Ｈの有無によって、相違部分Ｐの縁部Ｆの有無、すなわち、相違部分Ｐ自体の有無を検出するようになっている。すなわち、変化点Ｈが生じなかった場合には、相違部分Ｐがないことが検出される。
【００５１】
なお、ここでの縁部Ｆ及び縁部Ｅとは、通過方向Ｙ及び直交方向Ｘにおける縁部であって、物体Ｂの高さ方向の縁部は含まない。すなわち、本実施形態では、物体Ｂの高さ方向の縁部を参照せず、検出部４０は、物体Ｂの高さや、その高さに基づく物体Ｂの三次元形状について検出する機能を有していない。
【００５２】
検出部４０の物体Ｂの有無の検出によって、例えば、対象品に載せられるべき部品（物体Ｂの一例）が載っているか否か、電子部品のリード（物体Ｂの一例）が存在しているか否か（欠損がないか否か）、等が検査される。
【００５３】
検出部４０の相違部分Ｐの有無によって、例えば、物体Ｂとしての商品に貼付されるべきラベル（当該商品とは異なる反射率を有するラベル）が、当該商品に貼付されているか否かが検査される。
【００５４】
また、図５に示す例では、変化点Ｇ１は物体Ｂの直交方向一端Ｅ１に対応し、変化点Ｇ２は物体Ｂの直交方向他端Ｅ２に対応している。検出部４０は、変化点Ｇ１と変化点Ｇ２との間の距離から、物体Ｂの直交方向一端Ｅ１から直交方向他端Ｅ２までの距離、すなわち、物体Ｂの直交方向の幅Ｗ１を検出するようになっている。
【００５５】
また、図５に示す例では、変化点Ｈ１は相違部分Ｐの直交方向一端Ｆ１に対応し、変化点Ｈ２は相違部分Ｐの直交方向他端Ｆ２に対応している。検出部４０は、変化点Ｈ１と変化点Ｈ２との間の距離から、相違部分Ｐの直交方向一端Ｆ１から直交方向他端Ｆ２までの距離、すなわち、相違部分Ｐの直交方向の幅Ｗ２を検出するようになっている。
【００５６】
また、検出部４０は、変化点Ｇ１と変化点Ｈ１との間の距離から、物体Ｂの直交方向一端Ｅ１から相違部分Ｐの直交方向一端Ｆ１までの幅Ｗ３を検出するようになっている。この幅Ｗ３により、例えば、物体Ｂに対する相違部分Ｐの直交方向の相対位置が検出される。そして、この相対位置と、予め設定された基準位置との比較によって、位置ずれが検出される。なお、変化点Ｇ１と変化点Ｈ２や、変化点Ｇ２と変化点Ｈ１や、変化点Ｇ２と変化点Ｈ２を参照して、物体Ｂに対する相違部分Ｐの直交方向の相対位置を検出してもよい。
【００５７】
さらに、図５に示す例では、変化点Ｇ１が生じるタイミングが、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３が発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過するタイミングに対応している。また、半導体レーザ２２Ａから半導体レーザ２２Ｂまで順次発光を繰り返し行った際に、変化点Ｇ１が生じなくなったタイミングが、物体Ｂの通過方向下流端Ｅ４が発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過するタイミングに対応している。検出部４０は、変化点Ｇ１が生じてから生じなくなるまでの時間から、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３から通過方向下流端Ｅ４までが、発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過する時間を検出するようになっている。この通過時間と物体Ｂの通過速度（移動速度）により、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３から通過方向下流端Ｅ４まで長さＬ１が検出される。そして、この長さＬ１と、前述した物体Ｂの直交方向の幅Ｗ１と、によって物体Ｂの二次元形状（輪郭）が検出される。
【００５８】
さらに、図５に示す例では、変化点Ｈ１が生じるタイミングが、相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３が発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過するタイミングに対応している。また、半導体レーザ２２Ａから半導体レーザ２２Ｂまで順次発光を繰り返し行った際に、変化点Ｈ１が生じなくなるタイミングが、相違部分Ｐの通過方向下流端Ｆ４が発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過するタイミングに対応している。検出部４０は、変化点Ｈ１が生じてから生じなくなるまでの時間から、相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３から通過方向下流端Ｆ４までが、発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過する時間を検出するようになっている。この通過時間と物体Ｂの通過速度（移動速度）により、相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３から通過方向下流端Ｆ４まで長さＬ２が検出される。そして、この長さＬ２と、前述した相違部分Ｐの直交方向の幅Ｗ２と、によって相違部分Ｐの二次元形状（輪郭）が検出される。
【００５９】
検出部４０は、変化点Ｇ１が生じて変化点Ｈ１が生じるまでの時間から、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３から相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３までが、受光素子３０を通過する時間を検出するようになっている。この通過時間と物体Ｂの通過速度（移動速度）により、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３から相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３まで長さＬ３が検出される。この長さＬ３により、例えば、物体Ｂに対する相違部分Ｐの通過方向の相対位置が検出される。そして、この相対位置と、予め設定された基準位置との比較によって、位置ずれが検出される。
【００６０】
なお、物体Ｂの速さは、例えば、以下のように測定される。
【００６１】
図６に示されるように、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３に対して反射率の異なる複数の領域Ｃ１、Ｃ２で構成されたバーコードＣを予め設け、前述の相違部分Ｐと同様に、バーコードＣの領域Ｃ１、Ｃ２の移動時間を検出する。そして、この移動時間と、予め既知となっている領域Ｃ１、Ｃ２の通過方向長さとから、物体Ｂの速度を測定してもよい。すなわち、通過方向長さが既知となっている領域を物体Ｂに予め設け、その領域の移動時間を検出部４０で検出し、移動時間と、予め既知となっている通過方向長さとから物体Ｂが測定されるようになっている。
【００６２】
なお、物体Ｂの速さは、例えば、物体Ｂを搬送する搬送部材（コンベア等）の予め設定された搬送速度、後述する第２実施形態の構成を用いて検出された速度を用いてもよい。
【００６３】
また、物体Ｂが例えば用紙等で、物体Ｂの長さＬ１が既知の場合は、長さＬ１と、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３から通過方向下流端Ｅ４までが発光素子２０（半導体レーザ２２）を通過する時間とによって、物体Ｂの速度を測定しても良い。
【００６４】
前述した物体Ｂの二次元形状の検出によって、例えば、部品（物体の一例）に欠けがないか否か、部品（物体の一例）の長さが適正か否かが検査される。また、前述した相違部分Ｐの二次元形状の検出によって、例えば、記録媒体に形成された画像（相違部分Ｐの一例）のパターン形状が正しいか否かが検査される。当該画像としては、例えば、バーコード、二次元コード等がある。
【００６５】
さらに、第１実施形態の構成では、図７に示されるように、物体Ｂの直交方向Ｘに対する傾き（スキュー）を検出可能となっている。物体Ｂの傾きは、例えば、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３の傾きの検出によって、検出される。検出部４０は、複数の半導体レーザ２２のうち、直交方向一端側の一部からの平行光のみを受光するか否かによって、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３に傾きがあるか否かを検出するようになっている。複数の半導体レーザ２２の全ての平行光が受光する場合には、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３に傾きがないことが検出される。
【００６６】
以上のように、検出部４０は、物体Ｂの二次元形状、物体Ｂの通過方向長さＬ１、物体Ｂにおける通過方向に直交する直交方向幅Ｗ１、物体Ｂの直交方向Ｘに対する傾き、相違部分Ｐの二次元形状、相違部分Ｐの通過方向長さＬ２、相違部分Ｐにおける直交方向幅Ｗ２、物体Ｂに対する相違部分Ｐの位置、及び、当該位置の位置ずれの少なくとも１つを検出するようになっている。
【００６７】
（第１実施形態の作用）
本実施形態では、まず、最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまで順次発光し、物体Ｂへ平行光が照射される。最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまでの順次発光は、繰り返し行われる。半導体レーザ２２から照射され物体Ｂで反射した平行光は、複数の受光素子３０で受光される。
【００６８】
例えば、物体Ｂに対する相違部分Ｐの直交方向Ｘの相対位置を検出する場合には、検出部４０は、受光素子３０が受光した平行光の強度分布における変化点Ｇ１と変化点Ｈ１との間の距離から、物体Ｂの直交方向一端Ｅ１から相違部分Ｐの直交方向一端Ｆ１までの幅Ｗ３を検出する。この幅Ｗ３により、物体Ｂに対する相違部分Ｐの直交方向Ｘの相対位置を検出する。
【００６９】
このように、本実施形態では、平行光を用いるので、拡散光を用いた場合に比べ、照射範囲が限られた範囲に限定される。従って、限定された範囲で生じた平行光の強度変化に基づき、物体Ｂの縁部Ｅ及び相違部分Ｐの縁部Ｆが検出される。このため、拡散光を用いた場合に比べ、物体Ｂの縁部Ｅ及び相違部分Ｐの縁部Ｆが高精度に検出される。
【００７０】
また、本実施形態では、平行光を用いるので、半導体レーザ２２から物体Ｂまでの距離が変化しても、照射範囲は変化しにくく、分解能も変化しにくい。また、平行光を用いるため、例えば、物体Ｂが、図４に示されるように、第１の物体Ｂ１上に第２の物体Ｂ２が載せられて構成された物体である場合でも、第２の物体Ｂ２の側面Ｃで光が反射せず、立体的な物体でも、高精度に、物体Ｂの縁部Ｅ及び相違部分Ｐの縁部Ｆが検出される。
【００７１】
また、本実施形態では、共通の基板（半導体基板（ウエハ））上で複数の半導体レーザ２２が一体に成形されているので、個々に製造された発光部を複数配置する場合に比べ、複数の半導体レーザ２２同士における位置精度及び照射方向の精度が高い。
【００７２】
また、本実施形態では、半導体レーザ２２が順次発光するので、１つの半導体レーザ２２で照射した個々の範囲で生じた平行光の強度変化に基づき、物体Ｂの縁部Ｅ及び相違部分Ｐの縁部Ｆが検出される。このため、半導体レーザ２２を順次発光しない場合に比べ、物体Ｂの縁部Ｅ及び相違部分Ｐの縁部Ｆが、高精度に検出される。
【００７３】
本実施形態では、半導体レーザ２２を順次発光するので、全ての半導体レーザ２２（多数の半導体レーザ２２）を同時に発光させる場合に比べ、消費電力のピークが高くなることが抑制される。
【００７４】
（第１変形例）
上記実施形態では、受光素子３０は、反射光を受光する構成であったが、図８に示されるように、受光素子３０は、物体Ｂを透過した平行光を受光する構成であってもよい。この場合では、受光素子３０は、発光素子２０が照射した平行光が透過する側、つまり、通過領域Ｒに対する発光素子２０が配置された側とは反対側に配置されている。発光素子２０が、通過領域Ｒの上方に配置されている場合には、受光素子３０は、通過領域Ｒの下方に配置される。
【００７５】
第１変形例の構成の場合では、検出部４０は、受光素子３０が受光した平行光の強度分布によって、物体Ｂにおける透過率が異なる部分Ｐの縁部（境界）Ｆ及び物体Ｂの縁部（境界）Ｅの少なくとも一方を検出するようになっている。すなわち、この構成では、物体Ｂにおける反射率が異なる部分Ｐではなく、物体Ｂにおける透過率が異なる部分Ｐが、検出対象となる。
【００７６】
（第２変形例）
発光素子２０は、各半導体レーザ２２を、異なる複数の強度で発光する構成であってもよい。具体的には、半導体レーザ２２Ａから半導体レーザ２２Ｂまでの順次発光を、発光強度を変えて複数回行う。なお、１つの半導体レーザ２２を、発光強度を変えて複数発光させ、この複数発光を半導体レーザ２２毎に繰り返す構成であってもよい。
【００７７】
物体Ｂにおける相違部分Ｐ以外の部分と相違部分Ｐとでは、反射率が異なり、相違部分Ｐでの検出に適した発光強度と、物体Ｂにおける相違部分Ｐ以外の部分での検出に適した発光強度とが異なる。特に、物体Ｂにおける相違部分Ｐ以外の部分と相違部分Ｐとで光沢の差が大きい場合には、それぞれに適した発光強度の差が大きくなる。
【００７８】
従って、本変形例のように、各半導体レーザ２２を複数の強度で発光することで、第１の強度では、検出不良となる場合でも、第１の強度とは異なる第２の強度において、検出不良となることが抑制される。
【００７９】
なお、相違部分Ｐでの検出に適した発光強度と、物体Ｂにおける相違部分Ｐ以外の部分での検出に適した発光強度と、を予め測定して、半導体レーザ２２の発光強度を設定してもよい。
【００８０】
また、本本変形例は、反射率が異なる複数の相違部分Ｐを物体Ｂが有する場合に対しても、有効である。
【００８１】
（第３変形例）
上記実施形態では、図９（Ａ）に示されるように、半導体レーザ２２は、下方へ平行光を照射するようになっていたが、半導体レーザ２２が物体Ｂに平行光を照射する照射角度（発光角度）は、物体Ｂの反射特性に応じて設定される。同様に、受光素子３０が物体Ｂからの反射光を受光する受光角度も、物体Ｂの反射特性に応じて設定される。
【００８２】
具体的には、図９（Ｂ）に示されるように、半導体レーザ２２から物体Ｂへの入射角度と、受光素子３０への反射角度が等しくなるように設定されていてもよい。
【００８３】
また、検出装置１０は、図９（Ｃ）に示されるように、半導体レーザ２２が物体Ｂに対して異なる角度で受光する複数の受光素子３０を有する構成であってもよい。また、検出装置１０は、図９（Ｄ）に示されるように、半導体レーザ２２が物体Ｂに対して異なる角度で発光する複数の発光素子２０を有する構成であってもよい。
【００８４】
さらに、図９（Ｅ）（Ｆ）に示されるように、半導体レーザ２２からの平行光の光路中にハーフミラー２８を配置することで、半導体レーザ２２側へ反射した反射光を受光するように構成してもよい。また、図９（Ｇ）（Ｈ）に示されるように、図９（Ｅ）（Ｆ）に示す構成において、さらに、物体Ｂから異なる角度で反射した反射光を受光する受光素子３０を追加してもよい。
【００８５】
（他の変形例）
本実施形態では、発光素子２０と受光素子３０とは別体で構成されていたが、発光素子２０と受光素子３０とを同一の基板上に成形してもよい。これにより、部品点数の低減、部品の簡素化が図れる。
【００８６】
本実施形態では、検出装置１０は、単一の発光素子２０を有していたが、発光部材としては、複数の発光素子２０で構成されたものであってもよい。
【００８７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る検出装置２００について説明する。図１０は、第２実施形態に係る検出装置を示す概略図である。ここでは、第１実施形態と異なる部分を説明し、第１実施形態と同一機能を有する部分については、同一符号を付して、適宜、説明を省略する。
【００８８】
第１実施形態では、複数の半導体レーザ２２が直交方向Ｘに沿って列状に配置されていたが、第２実施形態では、図１０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、複数の半導体レーザ２２は、物体Ｂが通過領域Ｒを通過する通過方向Ｙに沿って列状に配置されている。これに伴って、受光素子３０も、通過方向Ｙに沿って列状に配置されている。
【００８９】
図１１には、図１０（Ａ）における最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまでの順次発光を物体Ｂに対して１回行ったときに、受光素子３０が受光した平行光の受光強度の分布が、それぞれ、実線、一点鎖線、破線で示されている。図１１では、検出を開始して最初になされた順次発光によって生じた受光強度の分布が実線で示され、２回目になされた順次発光によって生じた受光強度の分布が一点鎖線で示され、３回目になされた順次発光によって生じた受光強度の分布が破線で示されている。この受光強度の分布では、受光強度が変化する変化点Ｈ（Ｈ１，Ｈ２）を有している。
【００９０】
検出部４０は、受光素子３０が受光した平行光の強度分布（すなわち、図１１に示すような受光強度の分布）によって、物体Ｂの速度を検出するようになっている。具体的には、受光強度の分布における変化点Ｈ（Ｈ１，Ｈ２）に基づき、物体Ｂにおける相違部分Ｐの縁部Ｆを検出し、この縁部Ｆに基づき、物体Ｂの速度を検出するようになっている。
【００９１】
受光強度の分布における変化点Ｈ２は、相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３に対応しており、検出部４０は、実線での変化点Ｈ２から一点鎖線での変化点Ｈ２までの距離によって、最初の順次発光から２回目の順次発光までの時間における物体Ｂの移動距離を検出するようになっている。
【００９２】
なお、当該時間は、具体的には、最初の順次発光において、変化点Ｈ２を生じさせる発光を行った半導体レーザ２２の発光タイミングから、２回目の順次発光において、変化点Ｈ２を生じさせる発光を行った半導体レーザ２２の発光タイミングまでの時間である。また、変化点Ｈを参照する際には、変化点Ｈにおける出力のピークの立ち上がり５０％や１００％となる出力値を参照する構成とすることができる。
【００９３】
そして、検出部４０は、当該時間と物体Ｂの移動距離とから、当該時間における物体Ｂの移動速度を検出するようになっている。
【００９４】
また、検出部４０は、一点鎖線での変化点Ｈ２から破線での変化点Ｈ２までの距離によって、２回目の順次発光から３回目の順次発光までの時間における物体Ｂの移動距離を検出するようになっている。
【００９５】
なお、当該時間は、具体的には、２回目の順次発光において、変化点Ｈ２を生じさせる発光を行った半導体レーザ２２の発光タイミングから、３回目の順次発光において、変化点Ｈ２を生じさせる発光を行った半導体レーザ２２の発光タイミングまでの時間である。
【００９６】
そして、検出部４０は、当該時間と物体Ｂの移動距離とから、当該時間における物体Ｂの移動速度を検出するようになっている。このように、本実施形態では、最初の順次発光から２回目の順次発光までの物体Ｂの速度と、２回目の順次発光から３回目の順次発光までの物体Ｂの速度と、が検出される。この複数検出された物体Ｂの速度から、物体Ｂの速度変動や、物体Ｂの平均速度が割り出される。
【００９７】
なお、最初の順次発光から３回目の順次発光までの時間と、当該時間における物体Ｂの移動距離とから、物体Ｂの速度を求めても良い。
【００９８】
また、前述のように、１０００個の半導体レーザ２２を有する発光素子２０では、最左の半導体レーザ２２Ａから最右の半導体レーザ２２Ｂまで順次発光する１周期が、１μｓとされる。従って、１０ｍ／ｓで移動する物体Ｂを、１０μｍ／μｓという高分解能で計測される。このように、高分解能で速度が計測されるので、物体Ｂの速度変動の測定も容易である。
【００９９】
第２実施形態では、半導体レーザ２２が順次発光するので、１つの半導体レーザ２２で照射した個々の範囲で生じた平行光の強度変化に基づき、相違部分Ｐの縁部Ｆが検出される。このため、半導体レーザ２２を順次発光しない場合に比べ、相違部分Ｐの縁部Ｆを用いた物体Ｂの速度が、高精度に検出される。
【０１００】
なお、本実施形態では、相違部分Ｐの通過方向上流端Ｆ３に対応した変化点Ｈ２を用いて物体Ｂの速度を検出していたが、相違部分Ｐの通過方向下流端Ｆ４に対応した変化点Ｈ１や、物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３に対応して生じる変化点や、物体Ｂの通過方向下流端Ｅ４に対応して生じる変化点を用いて、物体Ｂの速度を検出する構成であってもよい。
【０１０１】
（第１変形例）
上記第２実施形態では、複数の半導体レーザ２２が、通過方向Ｙに沿って一列に配置されていたが、本変形例では、図１２（Ａ）に示されるように、複数の半導体レーザ２２が、物体Ｂが通過領域Ｒを通過する通過方向Ｙに沿って、通過領域Ｒの直交方向Ｘの一端部及び他端部に列状に配置されている。これにより、直交方向Ｘの一端部に配置された複数の半導体レーザ２２において検出された物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３の位置（タイミング）と、直交方向Ｘの他端部に配置された複数の半導体レーザ２２において検出された物体Ｂの通過方向上流端Ｅ３の位置（タイミング）と、が異なることで、物体Ｂの傾き（スキュー）が検出されるようになっている。
【０１０２】
（第２変形例）
第２変形例では、発光素子２０は、通過方向Ｙに沿って列状に配置された複数の半導体レーザ２２に加えて、直交方向Ｘに沿って列状に配置された複数の半導体レーザ２２を有している。これにより、物体Ｂが直交方向Ｘへの位置ずれも検出されるようになっている。
【０１０３】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。また、第１実施形態で示した変形例は、第２実施形態において、適宜、複数を組み合わせて適用してもよい。また、第２実施形態で示した変形例は、第１実施形態において、適宜、複数を組み合わせて適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０   検出装置
２２   半導体レーザ（発光部の一例）
３０   受光素子（受光部の一例）
４０   検出部
２００ 検出装置
Ｂ     物体
Ｐ     相違部分
【図１】
2014077660.tif 000003
【図２】
2014077660.tif 000004
【図３】
2014077660.tif 000005
【図４】
2014077660.tif 000006
【図５】
2014077660.tif 000007
【図６】
2014077660.tif 000008
【図７】
2014077660.tif 000009
【図８】
2014077660.tif 000010
【図９】
2014077660.tif 000011
【図１０】
2014077660.tif 000012
【図１１】
2014077660.tif 000013
【図１２】
2014077660.tif 000014