(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストが低く、また、比較的滑らかな表面を有する被測定物でもその移動情報を検出することができる光学式移動情報検出装置を提供する。【解決手段】光学式移動情報検出装置は、２つの発光素子１０、１つのコリメートレンズ１１、１つの対物レンズ１２、１つのビームスプリッタ１３、１つの受光レンズ１４および２つの受光素子１６を備えてなる。被測定物９が移動すると、２つの受光素子１６で検出される信号は被測定物９の表面状態に対応する信号であって、一方の信号波形が他方の信号波形を時間的に遅らせた形になるが、被測定物９上における２つの光スポットどうしの距離が既知であるので、この遅れ時間を演算処理部によって求めると、被測定物９の移動速度を検出することができる。【選択図】　図１
2004069479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの発光源と、この発光源から発せられる光をコリメートするための１つのコリメートレンズと、このコリメートレンズを通過した光を、移動する被測定物の表面に照射するための１つの対物レンズと、発光源から対物レンズまでの間に位置し、発光源から発せられる光を、コリメートレンズを通過しあるいはコリメートレンズおよび対物レンズを通過した２系統の光とし、かつ、被測定物の表面に所定間隔の２つの光スポットを形成するための２系統光発生手段と、これらの光スポットから反射して対物レンズを通過した２系統の光の光軸を所定角度だけ回転させるための１つのビームスプリッタと、このビームスプリッタからの２系統の光を通過させるための１つの受光レンズと、この受光レンズを通過した２系統の光を受けるための受光素子と、被測定物の移動に伴って得られた受光素子からの２つの出力信号波形のうちの一方における他方からの時間的な遅れを電気回路上で演算処理することで被測定物の移動情報を検出するための演算処理部とを備えてなることを特徴とする光学式移動情報検出装置。
【請求項２】
発光源が、並列状に配置された２パッケージの発光素子における２つの半導体レーザからなり、２系統光発生手段が、それら２つの半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項３】
発光源が、１パッケージの発光素子における２チップの半導体レーザからなり、２系統光発生手段が、その２チップの半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項４】
発光源が、１パッケージの発光素子における１チップ２発光点の半導体レーザからなり、２系統光発生手段が、その２発光点の半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項５】
発光源が、１つの発光素子であり、２系統光発生手段が、コリメートレンズと対物レンズとの間に位置し、コリメートレンズを通過した光を２分割して対物レンズへ分配する１つのプリズムであることを特徴とする請求項１記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項６】
発光源が、１つの発光素子であり、２系統光発生手段が、その１つの発光素子とコリメートレンズとの間に位置し、その１つの発光素子から発せられた光を２分割してコリメートレンズへ分配する１つの回折格子であることを特徴とする請求項１記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項７】
受光素子の前方に配置されたピンホール付きマスクをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項８】
ピンホール付きマスクが、１つの受光素子の受光面を２分割したそれぞれの分割受光面の上に一体に、かつ、１つのピンホールを１つの分割受光面に対応させて設けられていることを特徴とする請求項７記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項９】
ピンホール付きマスクのピンホールの形状が、被測定物の移動方向に対して垂直な方向に長い楕円形または長方形であることを特徴とする請求項７記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項１０】
２つの光スポットの所定間隔が、Ａ〜Ｓ・Ａ／ｔａｎθ（ここで、Ａは２つの光スポットの大きさ（直径）であり、Ｓは、２つの光スポットの、被測定物移動方向の面内直角方向への相対ずれ量の、Ａに対する比であり、θは被測定物移動方向と所定移動方向とのなす角である。ただし、０．４＞Ｓ＞ｔａｎθ）の条件を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の光学式移動情報検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光学式移動情報検出装置が組み込まれ、さらに、被測定物を一定方向へ搬送するための搬送装置と、この光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報をこの搬送装置にフィードバックし、それによってこの搬送装置の搬送動作を制御する搬送動作制御部とを備えてなることを特徴とする搬送システム。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光学式移動情報検出装置が組み込まれ、さらに、被測定物を一定方向へ搬送するための搬送装置と、搬送中の被測定物に所定の処理を行うための処理装置と、この光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報をこの処理装置にフィードバックし、それによって被測定物の処理動作を制御する処理動作制御部とを備えてなることを特徴とする搬送処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光学式移動情報検出装置および同装置が組み込まれた搬送システムに関し、さらに詳しくは、プリンタや複写機などの画像形成装置において記録紙などの、表面が鏡面でない物体を搬送移動させるための搬送システムに用いられ、その物体すなわち被測定物の移動速度や移動量などの移動情報を非接触で光学的に検出するための光学式移動情報検出装置および同装置が組み込まれた搬送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように、従来の光学式移動情報検出装置として、２つの測距センサ１・２と１つの演算処理回路部３とを備えてなるものが知られている。
【０００３】
この光学式移動情報検出装置における測距センサ１・２の原理について、図１２を用いて説明する。それぞれの測距センサ１（２）は、発光部４と、発光部４からの拡散光を集光するレンズ５と、被測定物６の表面からの反射光を受光する受光部７と、受光部７へ集光するレンズ８とからなる。
【０００４】
ここで、発光部４からの光は被測定物６の表面に対して略垂直に入射し、この入射位置からの反射光がレンズ８を通って受光部７に集光する。受光部７にはＰＳＤ（受光面上に集光されたスポット光の位置に対応して出力１と出力２の比が変化する）が用いられており、測距センサ１（２）と被測定物６との距離に応じて出力１／出力２の値が変わることを利用して、測距センサ１（２）と被測定物６との距離を計測することができる。
【０００５】
すなわち、図１１において、被測定物６が左から右へ（白抜き矢印の方向へ）移動すると、２つの測距センサ１・２により、被測定物６の表面の凹凸状態に応じた（各測距センサ１（２）と被測定物６との距離が凹凸の量だけ変動した）出力が得られる。このとき得られる出力信号波形は、図１３に示すように、被測定物６の移動速度に応じてＡの測距センサ１に比べてＢの測距センサ２の方が（時間Δｔだけ）遅れた形になる。この遅れを演算処理回路部３で計算することで、被測定物６の移動速度および移動量を求めることができる。
【０００６】
他の従来技術としては、レーザドップラー方式の光学式移動情報検出装置も知られている。
【０００７】
この光学式移動情報検出装置は、レーザ光源から出射されるレーザビームをビームスプリッタで２分し、ビームスプリッタを通過したレーザビームを被測定物に直接照射するとともに、ビームスプリッタで反射したレーザビームをミラーにより反射させて被測定物に照射する。そして、一定速度で移動する被測定物から散乱反射する、周波数の異なる散乱光を集光レンズを介して受光センサで検出し、ドップラー信号を取り出して所定の信号処理をすることにより、被測定物の移動速度を測定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前者のような光学式移動情報検出装置にあっては、発光部４と受光部７と２個のレンズ５・８とを使用する測距センサ１・２を２組必要とするため、部品点数が多く、形状的にも大型であり、製造コストが高くなっていた。また、被測定物６の表面に測距センサ１・２で距離の差として検出できる凹凸があればよいが、比較的滑らかな表面（微小な凹凸のある表面）を有する被測定物では測定が困難であった。後者のレーザドップラー方式の光学式移動情報検出装置については、レーザビームを２分するため部品点数が多くなり、信号処理も複雑であり、装置が大型で高価なものであった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストが低く、また、比較的滑らかな表面を有する被測定物でも移動情報を検出することができる光学式移動情報検出装置、および同装置が組み込まれた搬送システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、１つの発光源と、この発光源から発せられる光をコリメートするための１つのコリメートレンズと、このコリメートレンズを通過した光を、移動する被測定物の表面に照射するための１つの対物レンズと、発光源から対物レンズまでの間に位置し、発光源から発せられる光を、コリメートレンズを通過しあるいはコリメートレンズおよび対物レンズを通過した２系統の光とし、かつ、被測定物の表面に所定間隔の２つの光スポットを形成するための２系統光発生手段と、これらの光スポットから反射して対物レンズを通過した２系統の光の光軸を所定角度だけ回転させるための１つのビームスプリッタと、このビームスプリッタからの２系統の光を通過させるための１つの受光レンズと、この受光レンズを通過した２系統の光を受けるための受光素子と、被測定物の移動に伴って得られた受光素子からの２つの出力信号波形のうちの一方における他方からの時間的な遅れを電気回路上で演算処理することで被測定物の移動情報を検出するための演算処理部とを備えてなることを特徴とする光学式移動情報検出装置が提供される。
【００１１】
本発明の光学式移動情報検出装置にあっては、発光源から発せられてコリメートレンズでコリメートされた光を、対物レンズによって、移動する被測定物の表面に対してそのレンズ光軸が略垂直になるように、被測定物表面に照射する。また、発光源から発せられる光を、２系統光発生手段によって、コリメートレンズを通過しあるいはコリメートレンズおよび対物レンズを通過した２系統の光にすることで、被測定物表面に所定間隔の２つの光スポットを形成する。
【００１２】
このようにして形成された２つの光スポットから反射した光のうち対物レンズを通過した光を、ビームスプリッタで光軸を所定角度だけ回転させ、受光レンズを介して受光素子で受ける。
【００１３】
以上の構成において、被測定物が所定方向へ移動すると、受光素子で検出された２つの出力信号は、一方の波形が他方の波形を時間的に遅らせた形になる。この時間的な遅れを演算処理部によって電気回路上で演算処理をすることで、被測定物の移動速度や移動量などの移動情報を検出することができる。
【００１４】
本発明の光学式移動情報検出装置にあっては、コリメートレンズおよび対物レンズがいずれも１つから構成されており、また、２系統光発生手段を利用して２系統の光を作るとともに、これら２系統の光を共通のコリメートレンズおよび対物レンズなどを用いて処理することができる。従って、従来の光学式移動情報検出装置に比べて、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストを低くすることができる。また、被測定物の表面状態（凹凸の状態）が鏡面でない限り、比較的滑らかな表面を有する被測定物であっても、その移動情報を検出することが可能である。
【００１５】
本発明の光学式移動情報検出装置において、発光源を、並列状に配置された２パッケージの発光素子における２つの半導体レーザから構成し、２系統光発生手段を、それら２つの半導体レーザから構成することができる。このように構成すれば、きわめて簡単な構成でありながら、前記のように、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストを低くすることができるとともに、被測定物の表面状態が鏡面でない限り、比較的滑らかな表面を有する被測定物であっても、その移動情報を検出することが可能である。
【００１６】
また、発光源を、１パッケージの発光素子における２チップの半導体レーザから構成し、２系統光発生手段を、その２チップの半導体レーザから構成することもできる。このように構成すれば、１つのチップが１つのパッケージに配置された半導体レーザを２つ用いた場合よりも２つの発光部分どうしの距離が小さくなり、従ってレンズも小さいものを使用することができ、装置全体の小型化およびコストダウンも可能である。そのうえ、被測定物上に形成される２つの光スポットの間隔も小さくすることができるので、被測定物が所定の移動方向に対して傾いている場合でも、移動情報を比較的精度よく検出することが可能である。
【００１７】
さらに、発光源を、１パッケージの発光素子における１チップ２発光点の半導体レーザから構成し、２系統光発生手段を、その２発光点の半導体レーザから構成することもできる。このように構成すれば、１チップ２発光点の半導体レーザから発光する２系統の光の特性はよく揃ったものになり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知の精度を上げることができ、ひいては被測定物の移動情報を精度よく検出することができる。
【００１８】
また、発光源を、１つの発光素子から構成し、２系統光発生手段を、コリメートレンズと対物レンズとの間に位置し、コリメートレンズを通過した光を２分割して対物レンズへ分配する１つの、ウォラストンプリズムやビームディスプレーサなどのプリズムから構成することもできる。このように構成すれば、プリズムによって得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００１９】
さらに、発光源を、１つの発光素子から構成し、２系統光発生手段を、その１つの発光素子とコリメートレンズとの間に位置し、その１つの発光素子から発せられた光を２分割してコリメートレンズへ分配する１つの回折格子から構成することもできる。このように構成すれば、回折格子により得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００２０】
本発明の光学式移動情報検出装置にあっては、受光素子の前方に配置されたピンホール付きマスクをさらに備えているのが好ましい。このようなピンホール付きマスクを備えている場合には、ピンホールを介して受光すれば同マスクによって外乱光を防ぐことができる。また、スポット光を別の手段により絞らなくても、限られた領域からの光をピンホールによって受光することができるので、被測定物との距離がばらついて被測定物上の光スポットの大きさが変動しても、精度よく被測定物の表面状態を読み取ることができる。これによって、２つの信号の時間差検知を精度よく行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を精度よく検出することができる。
【００２１】
また、ピンホール付きマスクは、１つの受光素子の受光面を２分割したそれぞれの分割受光面の上に一体に、かつ、１つのピンホールを１つの分割受光面に対応させて設けることができる。マスクをこのように設ければ、それぞれのピンホールと受光素子のそれぞれの分割受光面とが対応しているので、ピンホールの高精度のサイズ／位置決めを実現することができ、コストダウンも可能である。
【００２２】
さらに、ピンホール付きマスクのピンホールの形状を、被測定物の移動方向に対して垂直な方向に長い楕円形または長方形に構成することができる。このように構成すれば、ピンホールの形状が円形の場合に比べて、被測定物の実際の移動方向が所定方向からある程度ずれても、信号変化がより少なくなるので、所定移動方向からのずれに対して強い光学式移動情報検出装置を実現することができる。
【００２３】
本発明の光学式移動情報検出装置にあっては、２つの光スポットの所定間隔が、Ａ〜Ｓ・Ａ／ｔａｎθの条件を満足することが好ましい。ここで、Ａは２つの光スポットの大きさ（直径）であり、Ｓは、２つの光スポットの、被測定物移動方向の面内直角方向への相対ずれ量の、Ａに対する比、すなわち、被測定物上で大きさ（直径）Ａの光スポットがずれた場合に、受光素子からの信号を領域ずれのない場合と同一とみなすことのできるずれ量のＡに対する比である。θは被測定物移動方向と所定移動方向とのなす角である。ただし、０．４＞Ｓ＞ｔａｎθである。
【００２４】
このような条件を満足した光学式移動情報検出装置は、２つの光スポットの中心どうしの間隔がＡよりも大きくてＳ・Ａ／ｔａｎθよりも小さい範囲にあるので、被測定物における実際の移動方向の、所定移動方向からのずれに対して強い光学式移動情報検出装置を実現することができる。
【００２５】
本発明の別の観点によれば、本発明の１つの観点による前記光学式移動情報検出装置が組み込まれ、さらに、被測定物を一定方向へ搬送するための搬送装置と、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報をこの搬送装置にフィードバックし、それによってこの搬送装置の搬送動作を制御する搬送動作制御部とを備えてなることを特徴とする搬送システムが提供される。
【００２６】
本発明の別の観点によるこのような搬送システムにあっては、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報を搬送装置にフィードバックし、搬送動作制御部によってこの搬送装置の搬送動作を制御することで、被測定物の移動速度などの移動情報を一定に保つことが可能になる。
【００２７】
本発明のさらに別の観点によれば、本発明の１つの観点による前記光学式移動情報検出装置が組み込まれ、さらに、被測定物を一定方向へ搬送するための搬送装置と、搬送中の被測定物に所定の処理を行うための処理装置と、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報をこの処理装置にフィードバックし、それによって被測定物の処理動作を制御する処理動作制御部とを備えてなることを特徴とする搬送処理システムが提供される。
【００２８】
本発明のさらに別の観点によるこのような搬送システムにあっては、搬送を行いながら被測定物に何らかの処理をする際に、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動速度などの移動情報を処理装置にフィードバックし、処理動作制御部によって処理動作のタイミングを制御することで、被測定物の処理を所定位置で行うことが可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の７つの実施の形態に係る光学式移動情報検出装置を図面に基づいて詳しく説明する。なお、これらによって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
実施の形態１
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置は、発光源としての２つの発光素子１０、１つのコリメートレンズ１１、１つの対物レンズ１２、１つのビームスプリッタ１３、１つの受光レンズ１４および２つの受光素子１６を備えてなる。
【００３１】
２つの発光素子１０は、並列状に配置された２パッケージからなり、ここではいずれも半導体レーザから構成されている。コリメートレンズ１１は、２つの発光素子１０から発せられた光をコリメートする。対物レンズ１２は、コリメートレンズ１１によりコリメートされた光を集光して、所定方向へ移動する被測定物９の表面に光を照射する。
【００３２】
２つの半導体レーザは、対物レンズ１２によって照射される光を２系統のものにすることで、被測定物９の表面に所定間隔の２つの光スポットを形成するための２系統光発生手段としても機能する。
【００３３】
ビームスプリッタ１３は、これら２つの光スポットから反射し、対物レンズ１２を通して集光された光の光軸を所定角度だけ回転させる。受光レンズ１４は、ビームスプリッタ１３からの２系統の光を受けて通過させる。２つの受光素子１６は、受光レンズ１４を通過した２系統の光を受ける。
【００３４】
この光学式移動情報検出装置は、図２に示すように、２つの受光素子１６の前方に配置された１枚のピンホール付きマスク２２をさらに備えている。このマスク２２は、受光素子１６を作製する際の半導体プロセスにおいて、例えばＡｌマスクなどから製造されている。マスク２２には、それぞれの受光素子１６の受光面に対応するように円形のピンホール２５が２つ設けられている。
【００３５】
この光学式移動情報検出装置は、演算処理部（図示略）をさらに備えている。この演算処理部は、被測定物９の移動に伴って得られた２つの受光素子１６からの２つの出力信号波形のうちの一方における他方からの時間的な遅れを電気回路上で演算処理することで、被測定物９の移動情報を検出するためのものである。
【００３６】
この光学式移動情報検出装置において、２つの発光素子１０から発せられた光をコリメートレンズ１１でコリメートした後、対物レンズ１２を通して、所定方向へ移動する被測定物９の表面にレンズ光軸が同表面に対して垂直になるように照射し、被測定物９の表面に所定間隔をおいて２つの光スポットを形成する。
【００３７】
このように形成した２つの光スポットから反射した光のうち対物レンズ１２を通過した光を、ビームスプリッタ１３で光軸を所定角度だけ回転させ、受光レンズ１４を介して、２つの受光素子１６に入射させる。
【００３８】
２つの受光素子１６で検出された出力信号は一方の波形が他方の波形を時間的に遅らせた形になる。この時間的な遅れを演算処理部によって電気回路上の演算処理をすることで、被測定物の移動情報を検出することができる。
【００３９】
図３に示す、被測定物９上におけるそれぞれの光スポットの大きさ（直径）Ａは、一般に１０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。Ａが１０μｍよりも小さい場合は、受光素子１６に入射する光量が少なく充分な出力が得られない。また、Ａが１００μｍよりも大きい場合は、被測定物９の表面状態を平均化した信号を受光素子１６が受けることになるため、絶対量は大きいがＳ／Ｎ比の悪い信号となってしまう。
【００４０】
２つのピンホール２５の大きさは、光スポットの大きさＡ（直径）と光学の結像式と決められる大きさである。ここで、光学の結像式とは、物体がレンズを通して反対側に像を結ぶときに、物体からレンズまでの距離をＬ、レンズから像までの距離をＬ’とすると、像の倍率（物体のサイズに対する像のサイズ比）ｍは等式ｍ＝Ｌ’／Ｌで表されるが、この等式を意味する。
【００４１】
また、図３に示す、２つの光スポットにおける中心どうしの間隔ＢはＢ＝Ａ〜Ｓ・Ａ／ｔａｎθの条件を満足している。ここで、Ａはそれぞれの光スポットの大きさ（直径）である。Ｓは、２つの光スポットの、被測定物移動方向の面内直角方向への相対ずれ量の、Ａに対する比である。言い換えると、Ｓは、被測定物９上で大きさ（直径）Ａの光スポットが図３の破線の円で示すようにずれた場合に、受光素子１６からの信号を領域ずれのない場合と同一とみなすことのできるずれ量をＡに対する比で表したものである。θは被測定物９の実際の移動方向と所定移動方向とのなす角である。ただし、０．４＞Ｓ＞ｔａｎθである。
【００４２】
２つの光スポットにおける中心どうしの間隔Ｂが小さいほど、被測定物９の実際の移動方向の、所定移動方向からのずれに対して強くなる（信号変化が少なくなる）が、図３に示すように２つの光スポットの大きさがいずれもＡであることから、ＢはＡより小さくすることができない。
【００４３】
以上のように構成された実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置によれば、従来の光学式移動情報検出装置に比べて、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストを低くすることができる。
【００４４】
また、被測定物９が移動すると、２つの受光素子１６で検出される信号は被測定物９の表面状態に対応する信号であって、一方の信号波形が他方の信号波形を時間的に遅らせた形になるが、被測定物９上における２つの光スポットどうしの距離（中心どうしの間隔）Ｂが既知であるので、この遅れ時間を演算処理部によって電気回路上の演算処理をすることで求めると、被測定物９の移動速度を検出することができる。
【００４５】
そして、被測定物９の表面状態（凹凸の状態）が鏡面でない限り、比較的滑らかな表面を有する被測定物９であっても、その移動速度を検出することが可能である。
【００４６】
また、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置によれば、２つの受光素子１６の前方に１枚のピンホール付きマスク２２がさらに配置されている。従って、ピンホール２５を介して受光すれば同マスク２２によって外乱光を防ぐことができる。加えて、スポット光を別の手段により絞らなくても、限られた領域からの光をピンホール２５によって受光することができるので、被測定物９との距離がばらついて被測定物９上の光スポットの大きさが変動しても、精度よく被測定物９の表面状態を読み取ることができる。これによって、２つの信号の時間差検知を精度よく行うことができ、ひいては被測定物９の移動情報を精度よく検出することができる。
【００４７】
また、マスク２２は受光素子１６を作製する際の半導体プロセスにおいて例えばＡｌマスクなどから製造されているので、ピンホール２５のサイズ／位置がサブミクロンの精度で実現されている。
【００４８】
さらに、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置によれば、２つの光スポットの中心どうしの間隔ＢがＡよりも大きくてＳ・Ａ／ｔａｎθよりも小さい範囲にあるので、被測定物９における実際の移動方向の、所定移動方向からのずれに対して強い光学式移動情報検出装置を実現することができる。
【００４９】
実施の形態２
図４および図５に示すように、本発明の実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置とは異なり、発光源としての発光素子１０が、１パッケージにおける２チップ１５ａ，１５ｂの半導体レーザ１５からなり、２系統光発生手段がその半導体レーザ１５であり、ピンホール付きマスク２４が、１つの受光素子２３の受光面を２分割したそれぞれの分割受光面２３ａ，２３ｂの上に一体に、かつ、１つのピンホール２６を１つの分割受光面２３ａ（２３ｂ）に対応させて設けられている。
【００５０】
それぞれのピンホール２６の形状は、被測定物９の移動方向に対して垂直な方向に長い楕円形である。
【００５１】
実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置の他の部分における構成は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置と同様である。
【００５２】
以上のように構成された実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置によれば、発光素子１０が、１パッケージにおける２チップ１５ａ，１５ｂの半導体レーザ１５からなり、２系統光発生手段がその半導体レーザ１５であるので、１つのチップを１つのパッケージに配置した半導体レーザを２つ用いた場合よりも、２つの発光部分どうしの距離が小さくなり、従ってレンズも小さいものを使用することができ、装置全体の小型化およびコストダウンも可能である。
【００５３】
そのうえ、被測定物９上に形成される２つの光スポットの間隔も小さくすることができるので、被測定物９が所定の移動方向に対して傾いている場合でも、移動情報を比較的精度よく検出することが可能である。
【００５４】
また、ピンホール付きマスク２４が、１つの受光素子２３の受光面を２分割したそれぞれの分割受光面２３ａ，２３ｂの上に一体に、かつ、１つのピンホール２６を１つの分割受光面２３ａ（２３ｂ）に対応させて設けられているので、ピンホール２６の高精度のサイズ／位置決めを実現することができ、コストダウンも可能である。
【００５５】
実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置の他の効果は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置のそれと同様である。
【００５６】
実施の形態３
図６に示すように、本発明の実施の形態３に係る光学式移動情報検出装置は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置とは異なり、発光源としての発光素子１０が、１パッケージにおける１チップ２発光点１７ａ，１７ｂの半導体レーザ１７からなり、２系統光発生手段がその半導体レーザ１７である。
【００５７】
実施の形態３に係る光学式移動情報検出装置の他の部分における構成は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置と同様である。
【００５８】
以上のように構成された実施の形態３に係る光学式移動情報検出装置によれば、発光素子１０が、１パッケージにおける１チップ２発光点１７ａ，１７ｂの半導体レーザ１７からなり、２系統光発生手段がその半導体レーザ１７であることで、半導体レーザ１７から発光する２系統の光の特性はよく揃ったものになり、２つの受光素子１６で検出される信号も時間差はあるがよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知の精度を上げることができ、ひいては被測定物９の移動情報を精度よく検出することができる。
【００５９】
実施の形態３に係る光学式移動情報検出装置の他の効果は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置のそれと同様である。
【００６０】
実施の形態４
図７に示すように、本発明の実施の形態４に係る光学式移動情報検出装置は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置とは異なり、発光源としての発光素子（半導体レーザから構成されている）１０を１つ備えるとともに、コリメートレンズ１１とビームスプリッタ１３との間に、発光素子１０から発せられてコリメートレンズ１１によりコリメートされた光を２分割する、２系統光発生手段としてのプリズム（ウォラストンプリズムやビームディスプレーサなど）１８を１つ備えてなる。
【００６１】
実施の形態４に係る光学式移動情報検出装置の他の部分における構成は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置と同様である。
【００６２】
以上のように構成された実施の形態４に係る光学式移動情報検出装置によれば、プリズム１８によって得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、２つの受光素子１６で検出される信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物９の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００６３】
実施の形態４に係る光学式移動情報検出装置の他の効果は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置のそれと同様である。
【００６４】
実施の形態５
図８に示すように、本発明の実施の形態５に係る光学式移動情報検出装置は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置とは異なり、発光源としての発光素子（半導体レーザから構成されている）１０を１つ備えるとともに、発光素子１０とコリメートレンズ１１との間に、発光素子１０から発せられ光を２分割する、２系統光発生手段としての回折格子１９を１つ備えてなる。
【００６５】
この場合、厳密には、０次の回折光２０と±１次の回折光２１ａ，２１ｂとによって３つの光スポットが形成される。しかし、回折格子１９の設計を適切に行うと、０次の回折光２０の強度を±１次の回折光２１ａ，２１ｂの強度に比べてかなり小さくすることができるので、実際には、±１次の回折光２１ａ，２１ｂによる２つの光スポットを利用することになる。
【００６６】
実施の形態５に係る光学式移動情報検出装置の他の部分における構成は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置と同様である。
【００６７】
以上のように構成された実施の形態５に係る光学式移動情報検出装置によれば、回折格子１９によって得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、２つの受光素子１６で検出される信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物９の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００６８】
実施の形態５に係る光学式移動情報検出装置の他の効果は、実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置のそれと同様である。
【００６９】
実施の形態６
図９には、実施の形態１〜５のいずれか１つに係る光学式移動情報検出装置３０が組み込まれた搬送システム―実施の形態６に係る搬送システム―を示す。
【００７０】
この搬送システムには、被測定物９を左方向へ搬送するための搬送装置としての一対の搬送ローラ３１と、光学式移動情報検出装置３０で検出した被測定物６の移動情報を搬送ローラ３１にフィードバックし、それによって搬送ローラ３１の搬送動作を制御する搬送動作制御部３２とがさらに備わっている。
【００７１】
このように構成された実施の形態６に係る搬送システムにあっては、光学式移動情報検出装置３０で検出した被測定物９の移動情報を搬送ローラ３１にフィードバックし、搬送動作制御部３２によって搬送ローラ３１を制御することで、被測定物９の移動速度などの移動情報を一定に保つことが可能になる。
【００７２】
実施の形態７
図１０には、実施の形態１〜５のいずれか１つに係る光学式移動情報検出装置３０が組み込まれた別の搬送システム―実施の形態７に係る搬送システム―を示す。
【００７３】
この搬送システムには、被測定物９を左方向へ搬送するための搬送装置としての一対の搬送ローラ３１と、搬送中の被測定物９に所定の処理を行うための処理装置３３と、光学式移動情報検出装置３０で検出した被測定物９の移動情報を処理装置３３にフィードバックし、それによって被測定物９の処理動作を制御する処理動作制御部３４とが備わっている。
【００７４】
このように構成された実施の形態７に係る搬送システムにあっては、光学式移動情報検出装置３０で検出した被測定物９の移動速度などの移動情報を処理装置３３にフィードバックし、処理動作制御部３４によって処理動作のタイミングを制御することで、被測定物９の処理を所定位置で行うことが可能になる。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、コリメートレンズおよび対物レンズがいずれも１つから構成されており、また、２系統光発生手段を利用して２系統の光を作るとともに、これら２系統の光を共通のコリメートレンズおよび対物レンズなどを用いて処理することができる。従って、従来の光学式移動情報検出装置に比べて、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストを低くすることができる。また、被測定物の表面状態（凹凸の状態）が鏡面でない限り、比較的滑らかな表面を有する被測定物であっても、その移動情報を検出することが可能である。
【００７６】
請求項２に係る発明によれば、発光源を、並列状に配置された２パッケージの発光素子における２つの半導体レーザから構成し、２系統光発生手段を、それら２つの半導体レーザから構成したきわめて簡単な構成でありながら、前記のように、部品点数が少なく、形状的にも小型であり、製造コストを低くすることができるとともに、被測定物の表面状態が鏡面でない限り、比較的滑らかな表面を有する被測定物であっても、その移動情報を検出することが可能である。
【００７７】
請求項３に係る発明によれば、１つのチップを１つのパッケージに配置した半導体レーザを２つ用いた場合よりも、２つの発光部分どうしの距離が小さくなり、従ってレンズも小さいものを使用することができ、装置全体の小型化およびコストダウンも可能である。そのうえ、被測定物上に形成される２つの光スポットの間隔も小さくすることができるので、被測定物が所定の移動方向に対して傾いている場合でも、移動情報を比較的精度よく検出することが可能である。
【００７８】
請求項４に係る発明によれば、１チップ２発光点の半導体レーザから発光する２系統の光の特性はよく揃ったものになり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知の精度を上げることができ、ひいては被測定物の移動情報を精度よく検出することができる。
【００７９】
請求項５に係る発明によれば、プリズムによって得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００８０】
請求項６に係る発明によれば、回折格子により得られた２系統の光の特性はほぼ同一になり、受光素子で検出される２つの信号も時間差はあるがきわめてよく似たものとなるので、２つの信号における時間差検知を高精度で行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を高精度で検出することが可能になる。
【００８１】
請求項７に係る発明によれば、ピンホールを介して受光すれば同マスクによって外乱光を防ぐことができる。また、スポット光を別の手段により絞らなくても、限られた領域からの光をピンホールによって受光することができるので、被測定物との距離がばらついて被測定物上の光スポットの大きさが変動しても、精度よく被測定物の表面状態を読み取ることができる。これによって、２つの信号の時間差検知を精度よく行うことができ、ひいては被測定物の移動情報を精度よく検出することができる。
【００８２】
請求項８に係る発明によれば、それぞれのピンホールと受光素子のそれぞれの分割受光面とが対応しているので、ピンホールの高精度のサイズ／位置決めを実現することができ、コストダウンも可能である。
【００８３】
請求項９に係る発明によれば、ピンホールの形状が円形の場合に比べて、被測定物の実際の移動方向が所定方向からある程度ずれても、信号変化がより少なくなるので、所定移動方向からのずれに対して強い光学式移動情報検出装置を実現することができる。
【００８４】
請求項１０に係る発明によれば、２つの光スポットの中心どうしの間隔がＡよりも大きくてＳ・Ａ／ｔａｎθよりも小さい範囲にあるので、被測定物における実際の移動方向の、所定移動方向からのずれに対して強い光学式移動情報検出装置を実現することができる。
【００８５】
請求項１１に係る発明によれば、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動情報をこの搬送装置にフィードバックし、搬送動作制御部によってこの搬送装置の搬送動作を制御することで、被測定物の移動速度などの移動情報を一定に保つことが可能になる。
【００８６】
請求項１２に係る発明によれば、搬送を行いながら被測定物に何らかの処理をする際に、前記光学式移動情報検出装置で検出した被測定物の移動速度などの移動情報を処理装置にフィードバックし、処理動作制御部によって処理動作のタイミングを制御することで、被測定物の処理を所定位置で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式移動情報検出装置の概略構成説明図である。
【図２】図２は、図１の光学式移動情報検出装置における受光素子部分の拡大図である。
【図３】図３は、図１の光学式移動情報検出装置における被測定物上での２つの光スポットを示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置の発光素子部分の拡大図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る光学式移動情報検出装置の受光素子部分の拡大図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る光学式移動情報検出装置の発光素子部分の拡大図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係る光学式移動情報検出装置の概略構成説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態５に係る光学式移動情報検出装置の概略構成説明図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態６に係る搬送システムの概略構成説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態７に係る搬送システムの概略構成説明図である。
【図１１】図１１は、従来の光学式移動情報検出装置の概略構成説明図である。
【図１２】図１２は、図１１の光学式移動情報検出装置の測距センサ部分の拡大図である。
【図１３】図１３は、図１１の光学式移動情報検出装置により得られた出力信号波形を示す図である。
【符号の説明】
９　　被測定物
１０　　発光素子
１１　　コリメートレンズ
１２　　対物レンズ
１３　　ビームスプリッタ
１４　　受光レンズ
１５　　半導体レーザ
１５ａ　チップ
１５ｂ　チップ
１６　　受光素子
１７　　半導体レーザ
１７ａ　発光点
１７ｂ　発光点
１８　　プリズム
１９　　回折格子
２２　　ピンホール付きマスク
２３　　受光素子
２３ａ　分割受光面
２３ｂ　分割受光面
２４　　ピンホール付きマスク
２５　　ピンホール
２６　　ピンホール
３０　　光学式移動情報検出装置
３１　　搬送ローラ
３２　　搬送動作制御部
３３　　処理装置
３４　　処理動作制御部
【図１】
2004069479.tif 000003
【図２】
2004069479.tif 000004
【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】
2004069479.tif 000009
【図８】
2004069479.tif 000010
【図９】
2004069479.tif 000011
【図１０】
2004069479.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004069479.tif 000014
【図１３】
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