(57)【要約】【課題】入射された光束を散乱させることなく逆進行方向に反射させることが可能な反射型プリズムを提供する。【解決手段】入射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第１の光入射面群と，第１の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第１の反射面と，第１の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第１の光射出面群と，第１の光射出面群から射出された射出光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第２の光入射面群と，第２の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第２の反射面と，第２の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第２の光射出面群と，を備えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって：
入射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第１の光入射面群と；
前記第１の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第１の反射面と；
前記第１の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第１の光射出面群と；
前記第１の光射出面群から射出された射出光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第２の光入射面群と；
前記第２の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第２の反射面と；
前記第２の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第２の光射出面群と；
を備えたことを特徴とする反射型プリズム。
【請求項２】
入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって：
光射出面および光入射面側に複数の取り付けフックを備えたことを特徴とする反射型プリズム。
【請求項３】
入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって：
可視光を遮断することが可能な可視光カット剤を混入させたことを特徴とする反射型プリズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，図８に示すように，搬送路１０１上を移動する例えば紙等の被検出体１０３の個数や移動速度等を検出するためには，発光素子１０５，受光素子１０７から構成される光センサ１０９と反射型プリズム１１１が用いられている。これら光センサ１０９，反射型プリズム１１１は，それぞれ搬送路１０１を挟んでその両側に対向配置される。
【０００３】
反射型プリズム１１１は，図９に示すように，発光素子１０５から射出された光束Ａを逆進行方向に反射させ，光束Ｂとして受光素子１０７へ入射させる機能を有している。したがって，被検出体１０３は，搬送路１０１上を移動する際に光束Ａおよび光束Ｂを遮ることとなる。被検出体１０３による光束Ａ，Ｂの遮断は，受光素子１０７によって検出され，この情報をもとに光センサ１０９は，被検出体１０３の有無，動作等を判断することが可能となっている。
【０００４】
ところで，光束Ａと光束Ｂの光軸調整は，精度が要求されるため，光センサ１０９および反射型プリズム１１１を所定の取り付け部材に取り付ける際の位置決め作業は極めて重要である。したがって，光センサ１０９の光射出面１０９ａと光入射面１０９ｂは，ともに突起部に形成されており，光センサ１０９は，搬送路１０１の一方のガイド１０１ａに対して容易に，かつ正確に取り付け可能とされている。同様に，反射型プリズム１１１の光入射面１１１ａと光射出面１１１ｂも，ともに突起部に形成されており，反射型プリズム１１１は，搬送路１０１の他方のガイド１０１ｂに対して容易に，かつ正確に取り付け可能とされている。なお，以上の形状，機能を有する反射型プリズム１１１は，通常，アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等を原材料としており，図１０に示すように，金型１１３によって成形されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−０６９６５１号公報
【特許文献２】特開昭５７−１８５４０１号公報
【特許文献３】実願昭５６−０３３３０４号（実開昭５７−１４６１２９号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，反射型プリズム１１１は，金型１１３による成型の際，多少なりとも収縮してしまうために，光入射面１１１ａおよび光射出面１１１ｂは，図１１に示すように，光束Ａ，Ｂに対して凹面形状となるおそれがあった。このように，光入射面１１１ａおよび光射出面１１１ｂが凹面形状となった場合，光束Ａ，Ｂは散乱し，最終的に光センサ１０９の受光素子１０７に到達する光束Ｂの光量は低下してしまう。そして，光センサ１０９と反射型プリズム１１１との間隔が長距離である場合や高いＳ／Ｎ比が要求される場合などにおいて光束Ｂの光量が所定値を下回ると，受光素子１０７は，被検出体１０３を誤検出してしまい，光センサ１０９が出力する検出信号（図示せず。）を基準とする各種処理の誤動作のおそれがあった。
【０００７】
また，反射型プリズム１１１を搬送路１０１に取り付ける場合，反射型プリズム１１１は，ガイド１０１ｂに予め設けられた貫通孔ｈ１，ｈ２それぞれに対して光入射面１１１ａが形成されている突起部および光射出面１１１ｂが形成されている突起部を挿入することによって位置決めがなされ，別途，取り付け用の板バネ等（図示せず。）によって定着されていた。このように，従来，反射型プリズム１１１をガイド１０１ａに取り付けるための構造は，複雑であるために，コストアップ，作業工数の増加の原因ともなっていた。
【０００８】
さらに，従来の反射型プリズム１１１は，無色透明であるため，図８に示すように光入射面１１１ａ以外から光束Ａとは全く無関係のいわゆる外乱光Ｃがこの反射型プリズム１１１に入射され，受光素子１０７に達する場合があった。これにより受光素子１０７が誤動作し，光センサ１０９は，被検出体１０３を正確に検出できなくなるおそれもあった。
【０００９】
本発明は，従来の反射型プリズムが有する上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の第１の目的は，反射型プリズムの光射出面から射出される光束の散乱を防ぐことによって，反射型プリズムからの光束を，例えば受光素子において安定的に検出可能とする新規かつ改良された反射型プリズムを提供することにある。
【００１０】
さらに，本発明の第２の目的は，複雑な取り付け機構を設けることなく所定の取り付け部材に定着させることが可能な新規かつ改良された反射型プリズムを提供することにある。
【００１１】
そして，本発明の第３の目的は，外乱光による影響を受けることなく，入射された光束を安定的に射出することが可能な新規かつ改良された反射型プリズムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムを成形するための反射型プリズム成形型が提供される。そして，この反射型プリズム成形型は，反射型プリズムにおける光射出面を成形するための成形面，または，光入射面を成形するための成形面の少なくともいずれか一方が，凹面形状であることを特徴としている。かかる構成によれば，この反射型プリズム成形型によって成形された反射型プリズムの光射出面，または，光入射面の少なくともいずれか一方は，凸面形状とすることが可能となる。すなわち，反射型プリズムを成形する際に収縮現象が発生しても，光射出面，光入射面の形状は，少なくとも凹面形状となることはなく，射出される光束の散乱，減衰を抑えることが可能となる。したがって，本発明にかかる反射型プリズム成形型で成形された反射型プリズムによれば，射出光を例えば受光素子で受光する場合，その射出光を安定的に検出することが可能となる。
【００１３】
また，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムが提供される。そして，この反射型プリズムは，光射出面，または，光入射面の少なくともいずれか一方が，凸面形状であることを特徴としている。かかる構成によれば，この反射型プリズムから入射され，反射の後，射出される光束の散乱，減衰を抑えることが可能となる。したがって，反射型プリズムの射出光を例えば受光素子で受光する場合，その射出光を安定的に検出することが可能となる。
【００１４】
そして，反射型プリズムにおける凸面形状を，球面形状とすれば，反射型プリズムから射出される光束の散乱を積極的に防ぐことが可能となる。また，非球面形状とすれば，射出される光束の球面収差を回避できるとともに，射出光束の焦点距離を調整可能となる。したがって，本発明にかかる反射型プリズムによれば，例えば，受光素子を用いることによって射出光を安定的に検出することが可能となる。
【００１５】
さらに，光射出面，または，光入射面の少なくともいずれか一方を，反射型プリズムを所定の取り付け部材の所定位置に固定するために設けられた突起部に形成するようにしてもよい。かかる構成によれば，反射型プリズムを所定の位置に固定すると同時に，反射型プリズムの光射出面，光入射面の位置も決定される。したがって，反射型プリズムに入射される光束や，反射型プリズムから射出される光束に対する光軸調整が容易化される。
【００１６】
また，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって，入射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第１の光入射面群と，第１の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第１の反射面と，第１の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第１の光射出面群と，第１の光射出面群から射出された射出光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光入射面から成る第２の光入射面群と，第２の光入射面群から入射された入射光束を所定の方向に反射させる第２の反射面と，第２の反射面において反射された反射光束に対して垂直かつ階段状に配置された複数の光射出面から成る第２の光射出面群とを備えたことを特徴とする反射型プリズムが提供される。かかる構成によれば，光入射面および光射出面の面積を確保しつつ，厚さ方向の寸法を小さくすることが可能となり，成型時に発生する反射型プリズムの収縮が低減される。したがって，光学的に良好な性能を有する反射型プリズムが実現される。特に，本発明は，成形の際の収縮が大きい大型の反射型プリズムへの適用がより効果的である。
【００１７】
そして，本発明の第２の観点によれば，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって，光射出面および光入射面側に複数の取り付けフックを備えたことを特徴とする反射型プリズムが提供される。かかる構成によれば，反射型プリズムを取り付ける所定の部材にフックを掛けるための孔を設けるだけで，反射型プリズムを所定の位置に容易に固定することが可能となる。
【００１８】
また，本発明の第３の観点によれば，入射光束を逆進行方向に反射させる機能を有する反射型プリズムであって，可視光を遮断することが可能な可視光カット剤を混入させたことを特徴とする反射型プリズムが提供される。かかる構成によれば，例えば，赤外線領域の入射光束が入射された場合，可視光領域の外乱光の影響を受けることなく，入射光束を安定的に反射，射出させることが可能となる。したがって，例えば，受光素子からの射出光を反射型プリズムによって反射させ，受光素子でその反射光を検出する場合，Ｓ／Ｎ比の改善など検出精度の向上が期待できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように，本発明によれば，反射型プリズムに入射される光束を散乱させることなく射出させることが可能である。
【００２０】
特に，例えば，受光素子との距離に応じて射出光束の焦点距離を調節することが可能となる。
【００２１】
また，所定の取り付け部材への取り付け位置決め，および固定が容易化される。
【００２２】
そして，外乱光の影響を受けることなく，入射される光束を安定的に反射，射出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる反射型プリズムおよび反射型プリズム成形型の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，以下の説明および添付図面において，略同一の機能および構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略することにする。
【００２４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態にかかる反射型プリズム成形型としての金型１および反射型プリズム１１を図１に示す。なお，この金型１を用いることによって，反射型プリズム１１が成形可能となっている。そして，反射型プリズム１１は，図８，９に示す従来の反射型プリズム１１１と同様に，光束Ａが光入射面１１ａから入射され，光射出面１１ｂから光束Ｂを光束Ａの反対方向に射出する機能を有している。ここで図２に示すように，金型１において，反射型プリズム１１の光入射面１１ａを成形するための入射面成形部１ａおよび光射出面１１ｂを成形するための射出面成形部１ｂの底面は，凹面形状とされている。そして，この底面における凹面形状端から最深部までの寸法ｘを，例えば１０μｍとすれば，反射型プリズム１１を成形する際に反射型プリズム１１の収縮が起きたとしても，光入射面１１ａおよび光射出面１１ｂは，少なくとも凹面形状になることはなく，反射型プリズム１１に入射される光束Ａおよび反射型プリズム１１から射出される光束Ｂの散乱が防止される。
【００２５】
さらに，反射型プリズム１１の光入射面１１ａおよび光射出面１１ｂを球面形状または放物面などの非球面形状としてもよい。いずれも場合も，反射型プリズム１１に入射される光束Ａおよび射出される光束Ｂの散乱を積極的に防ぐことが可能となる。特に，図３に示すように，光射出面１１ｂを球面形状または，非球面形状とすれば，反射型プリズム１１と受光素子１０７との距離に応じて光束Ｂを絞ることが可能となり，受光素子１０７における光束Ｂの受光状態も安定化し，Ｓ／Ｎ比の改善につながる。なお，射出部１１ｂを非球面とすることで，光束Ｂの球面収差を防止できるため，反射型プリズム１１と受光素子１０７の距離が長くなった場合に，非球面化は極めて有効である。
【００２６】
そして，図１，３に示すように，反射型プリズム１１における光入射面１１ａ，光射出面１１ｂは，それぞれ突起部に形成されている。これによって，反射型プリズム１１が取り付けられる所定の取り付け部材（図示せず。）に対して，かかる突起部に対応する位置決め孔を設けることで，反射型プリズム１１の固定位置が決定され，位置決め作業が容易化される。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる反射型プリズム２１を図４に示す。この反射型プリズム２１は，光入射面Ｉ１１，Ｉ１２，Ｉ２１，Ｉ２２，光射出面Ｏ１１，Ｏ１２，Ｏ２１，Ｏ２２，第１の反射面Ｒ１，および第２の反射面Ｒ２を備えている。
【００２８】
光入射面Ｉ１１，Ｉ１２は，それぞれ，光束Ａに対して垂直かつ階段状に構成され，また，第１の反射面Ｒ１は，光入射面Ｉ１１，Ｉ１２から入射された光束Ａを直角に反射するように構成されている。そして，光射出面Ｏ１１，Ｏ１２は，それぞれ，第１の反射面Ｒ１において反射された光束に対して垂直かつ階段状に構成されている。さらに，光入射面Ｉ２１，Ｉ２２は，それぞれ，光射出面Ｏ１１，Ｏ１２から射出された光束に対して垂直かつ階段状に構成され，また，第２の反射面Ｒ２は，光入射面Ｉ２１，Ｉ２２から入射された光束を直角に反射するように構成されている。そして，光射出面Ｏ２１，Ｏ２２は，それぞれ，第２の反射面Ｒ２において反射された光束に対して垂直かつ階段状に構成されている。すなわち，光入射面Ｉ１１，Ｉ１２から入射された光束Ａは，第１の反射面Ｒ１，光射出面Ｏ１１，Ｏ１２，光入射面Ｉ２１，Ｉ２２，第２の反射面Ｒ２，および光射出面Ｏ２１，Ｏ２２を介して，光束Ｂとして折り返されることとなる。
【００２９】
以上の構成を有する第２の実施の形態にかかる反射型プリズム２１によれば，従来の反射型プリズム１１１と同様に光束Ａを逆進行方向に反射させる機能を維持しつつ，全体的に薄型とすることが可能となる。したがって，この反射型プリズム２１を金型等によって成形する際に，収縮を最低限に抑えることが可能となり，設計値に近似した光学的に良好な性能を得ることが可能である。
【００３０】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる反射型プリズム３１を図５に示す。この反射型プリズム３１は，光入射面３１ａおよび光射出面３１ｂと同一面上に４つのフック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを備えている。
【００３１】
図６に示すように，搬送路１０１のガイド１０１ｂに対して，４つのフック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを取り付けるための取り付け孔，光センサ１０９の発光素子１０５からの光束Ａを光入射面３１ａに入射させるための孔，光束Ｂを光射出面３１ｂから射出させ受光素子１０７に入射させるための孔を設けることで，第３の実施の形態にかかる反射型プリズム３１は，精度よく位置決めされる。すなわち，反射型プリズム３１によれば，従来の反射型プリズム１１１のように光入射面または光出射面を有する突起部を形成することなく取り付け位置出しが可能である。さらに，反射型プリズム３１は，別途，取り付け用の板バネ等を用いることなくガイド１０１ｂに固定可能である。したがって，反射型プリズム３１の取り付け作業性は，従来の反射型プリズム１１１に対して大幅に改善されている。
【００３２】
なお，第３の実施の形態においては，４個のフック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを備えた反射型プリズム３１について説明しているが，本発明は，これに限らず，例えば，フックを２個としても良く，逆に固定力向上を目的としてフックの数を増加させてもよい。
【００３３】
さらに，第３の実施の形態にかかる反射型プリズム３１の光入射面３１ａおよび光射出面３１ｂは，同一平面上に形成されているが，本発明は，光入射面３１ａおよび光射出面３１ｂが従来の反射型プリズム１１１と同様に，突起部に形成された場合であっても適用可能である。
【００３４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態にかかる反射型プリズム４１は，金型（図示せず。）による成形の際，可視光カット剤を混入させたことを特徴としている。これにより，図７に示すように，光センサ１０９の発光素子１０５から赤外線領域の光束Ａを射出した場合，例え可視光領域の外乱光Ｃが反射型プリズム４１に照射されても，かかる外乱光Ｃは，反射型プリズム４１に入射されることはない。すなわち，反射型プリズム４１は，発光素子１０５からの光束Ａを選択的に入射，反射し光束Ｂとして射出する機能を有することとなる。したがって，受光素子１０７において，Ｓ／Ｎ比が改善され，被検出物体の検出精度が向上する。
【００３５】
なお，第４の実施の形態においては，可視光カット剤を混合させた反射型プリズム４１を用いて説明したが，その他，反射型プリズムを色ガラスで作製するなどして，光束Ａの波長のみを透過させるようにしてもよい。
【００３６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる反射型プリズムおよび金型の説明図である。
【図２】図１の金型における入射面成形部および射出面成形部の拡大断面図である。
【図３】図１の反射型プリズムの光射出面，および，光射出面から射出された光束Ｂを受ける受光素子を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる反射型プリズムの説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる反射型プリズムの斜視図である。
【図６】図５の反射型プリズムの搬送路への取り付け状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態にかかる反射型プリズムの説明図である。
【図８】従来の反射型プリズムの搬送路への取り付け状態を示す説明図である。
【図９】従来の反射型プリズムの斜視図である。
【図１０】従来の反射型プリズムおよび金型を示す説明図である。
【図１１】従来の反射型プリズムの光射出面の拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      金型
１ａ      入射面成形部
１ｂ      射出面成形部
１１      反射型プリズム
１１ａ      光入射面
１１ｂ      光射出面
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ      フック
Ａ，Ｂ      光束
Ｉ１１，Ｉ１２，Ｉ２１，Ｉ２２      光入射面
Ｏ１１，Ｏ１２，Ｏ２１，Ｏ２２      光射出面
Ｒ１      第１の反射面
Ｒ２      第２の反射面
【図１】
2007047823.tif 000003
【図２】
2007047823.tif 000004
【図３】
2007047823.tif 000005
【図４】
2007047823.tif 000006
【図５】
2007047823.tif 000007
【図６】
2007047823.tif 000008
【図７】
2007047823.tif 000009
【図８】
2007047823.tif 000010
【図９】
2007047823.tif 000011
【図１０】
2007047823.tif 000012
【図１１】
2007047823.tif 000013