專利名稱：邊緣檢測(cè)裝置及邊緣檢測(cè)裝置用線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及用受光器接收由投光器射出的單色平行光束，檢測(cè)遮 擋該單色平行光束的遮擋物的邊緣位置的光學(xué)式邊緣檢測(cè)裝置及該邊 緣檢測(cè)裝置中所使用的線傳感器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖9是表示專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的以往的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。 在圖9中，該邊緣檢測(cè)裝置具有線傳感器100、投光器101以及邊緣檢 測(cè)部102。線傳感器100,在一定方向上以規(guī)定的間距排列有多個(gè)受光 單元(像素)，接收由投光器101射出的單色平行光。投光器IOI，以與 線傳感器100的受光面相對(duì)置的方式被配置，具有由激光二極管(LD) 構(gòu)成的光源101a、引導(dǎo)單色光(激光)的光纖101b、投光透鏡101c以 及控制LD的驅(qū)動(dòng)IC101d。
在投光器101中，由光源101a產(chǎn)生的單色光(激光)，通過(guò)光纖101b 而被導(dǎo)入投光透鏡101c，由投光透鏡101c轉(zhuǎn)換成單色平行光束之后， 照射到線傳感器100上。在遮擋物104通過(guò)在投光器101和線傳感器100 的受光面之間所形成的測(cè)量空間103時(shí)，照向線傳感器100的單色平行 光被遮擋。邊緣檢測(cè)部102由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，對(duì)線傳感器100的輸出 進(jìn)行解析，并對(duì)在測(cè)量空間103中遮擋了單色平行光的遮擋物104在受 光單元的排列方向上的邊緣位置進(jìn)行檢測(cè)。
由邊緣檢測(cè)部102所進(jìn)行的遮擋物104的邊緣位置檢測(cè)，是通過(guò)對(duì) 在測(cè)量空間103中因遮擋物104遮擋單色平行光的一部分而產(chǎn)生的線傳 感器100的全部受光量的變化、或起因于產(chǎn)生在遮擋物104邊緣部分的 菲涅耳衍射的受光圖案(受光量分布)進(jìn)行解析來(lái)進(jìn)行的。這樣一來(lái)， 以往的邊緣檢測(cè)裝置，根據(jù)線傳感器100的受光面上的光強(qiáng)度分布來(lái)高 精度地檢測(cè)遮擋物104的邊緣位置。(例如，參照專利文獻(xiàn)l)
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2004-177335號(hào)7〉才艮以往的邊緣檢測(cè)裝置，由于被構(gòu)成為上述那樣，所以可以根據(jù)線傳
感器100的受光單元上未被照射單色平行光的寬度103a來(lái)檢測(cè)遮擋物 104的位置。但是，當(dāng)遮擋物104為如玻璃或薄膠片那樣的透明體的情 況下，由于激光單色光透過(guò)遮擋物104，所以和遮擋物104為不透明體 的遮擋物104的情況比較，邊緣部分的檢測(cè)非常困難。特別是，根據(jù)透 明體的遮擋物104的插入狀況(插入位置)，通過(guò)使用在遮擋物104的 邊緣部分產(chǎn)生的菲涅耳衍射，有時(shí)即使是透明體也可能產(chǎn)生受光量的衰 減，不過(guò)衰減因遮擋物104的位置等減小，難以進(jìn)行邊緣判斷。例如， 有下述情況如果將作為遮擋物104的透明膠片相對(duì)于單色激光垂直插 入，則受光量的衰減4艮大，可以檢測(cè)出邊緣部分，但是以傾斜的狀態(tài)插 入時(shí)，受光量的衰減小，不能正確地檢測(cè)出邊緣部分。作為邊緣檢測(cè)裝 置的用途，有下述情況，即有薄膠片巻起時(shí)的蛇行檢測(cè)，由于此時(shí)膠片 的插入方向不一定，所以受光量的衰減小而不穩(wěn)定，很難正確判斷邊緣 部分的檢測(cè)。
并且，光源101a還有下述問(wèn)題由于輸出的激光單色光的發(fā)光波 長(zhǎng)隨周圍溫度的不同而不同，所以照射的激光單色光的千涉圖案根據(jù)溫 度而變化，照射到線傳感器100上的平行光的圖案發(fā)生變化。特別是， 對(duì)如透明體那樣存在受光量的衰減減小的可能性的遮擋物104進(jìn)行計(jì)量 時(shí)，需要使線傳感器100的信號(hào)輸出穩(wěn)定。但是，激光單色光的干涉圖 案隨周圍溫度而發(fā)生變化時(shí)，輸出信號(hào)就產(chǎn)生變動(dòng)，甚至在不存在遮擋 物104的自由空間也發(fā)生了受光量的衰減，從而存在將該衰減部分誤檢 測(cè)為由邊緣部分的菲涅耳衍射所引起的受光量的衰減的誤檢知可能性。
另一方面，為了保護(hù)受光單元免受機(jī)械損傷， 一般線傳感器100采 取與受光單元非接觸地配置透明的保護(hù)玻璃的構(gòu)造。本來(lái)為了該保護(hù)玻 璃不影響受光特性，最好使用透明度非常高的玻璃，但是為了降低線傳 感器100的成本，有時(shí)采用透明度低的便宜玻璃。因此，存在入射到保 護(hù)玻璃上的激光發(fā)生漫反射或新的干涉，使各受光單元輸出的受光信號(hào) 變動(dòng)的問(wèn)題。
這樣，以往的邊緣檢測(cè)裝置存在單色激光的波長(zhǎng)或輸出功率隨周圍 溫度的變化而變化，各受光單元輸出的受光信號(hào)變動(dòng)，對(duì)裝置性能帶來(lái) 不良影響，難以進(jìn)行正確的邊緣檢測(cè)的問(wèn)題。特別是，由于膠片等透明體使邊緣部分的菲涅耳衍射所引起的受光量的衰減小，所以在不穩(wěn)定的 受光量分布中很難檢測(cè)出邊緣部分。此外，由于入射在線傳感器的保護(hù) 玻璃中的單色激光發(fā)生漫反射或新的干涉，使各受光單元輸出的受光信 號(hào)變動(dòng)的程度增大，因而在進(jìn)行高精度的邊緣部分的檢測(cè)時(shí)，不能使用 便宜的線傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問(wèn)題而做出的，其目的在于獲得即使是透明 的遮擋物也能正確地檢測(cè)出邊緣部分，即使在測(cè)量空間內(nèi)的周圍溫度存 在變動(dòng)的情況下，也能進(jìn)行穩(wěn)定的邊緣部分的檢測(cè)。
本發(fā)明中的邊緣檢測(cè)裝置，為具有下述部分的邊緣檢測(cè)裝置投光 器投光部，其包括由發(fā)生單色光的激光光源、將來(lái)自該激光光源的單色 光轉(zhuǎn)換為單色平行光束的投光透鏡、以及發(fā)射該單色平行光的投光窗； 受光部，其包括與上述投光窗相對(duì)置地設(shè)置的接收單色平行光的受光 窗、將從該受光窗侵入的上述單色平行光變更到規(guī)定方向的多個(gè)光路上 的光路變更元件、以及線傳感器，該線傳感器在長(zhǎng)度方向上以規(guī)定的間 距排列了多個(gè)用于接收從該光路變更元件入射的單色光的受光單元；光 路變更部，其將從受光窗侵入的單色平行光變更到相對(duì)于受光單元垂直 方向的多個(gè)光路上；檢知部檢測(cè)部，其對(duì)上述線傳感器的受光量分布進(jìn) 行解析，對(duì)存在于上述單色平行光的光路上的遮擋物在上述受光單元的 排列方向上的邊緣位置進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)經(jīng)由上述光路變更部而發(fā)生的、 由存在于投光窗和受光窗的光路上的遮擋物的邊緣部的單色平行光的 菲涅耳衍射所引起的線傳感器的光強(qiáng)度分布來(lái)檢測(cè)遮擋物的邊緣位置。
此外，本發(fā)明中的邊緣檢測(cè)裝置的光路變更部變更元件，為三角形 三棱柱的棱鏡，將該棱鏡的三個(gè)側(cè)面中的一個(gè)面與上述線傳感器的受光 單元平行地配置。
此外，本發(fā)明中的邊緣檢測(cè)裝置的光路變更部變更元件，為任意形 狀的圓柱狀透鏡，將該透鏡的水平側(cè)面半圓面與上述線傳感器的受光單 元垂直平行地配置。
再有，本發(fā)明中的邊緣檢測(cè)裝置，在上述線傳感器的受光單元上裝備保護(hù)用玻璃，上述光路變更部變更元件固定在該保護(hù)用玻璃上。
根據(jù)該發(fā)明，由于具有投光部，其由發(fā)生單色光的激光光源、將 來(lái)自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、發(fā)射該單色平 行光的投光窗構(gòu)成；受光部，其由與上述投光部相對(duì)置地配置的受光窗、 將從該受光窗侵入的上述單色平行光變更到規(guī)定方向的多條光路上的 光路變更元件、以及在長(zhǎng)度方向上以規(guī)定的間距排列多個(gè)用于接收從該 光路變更元件入射的單色光的受光單元的線傳感器構(gòu)成；檢測(cè)部，其對(duì) 上述線傳感器的受光量分布進(jìn)行解析來(lái)檢測(cè)存在于上述單色平行光的 光路上的遮擋物在上述受光單元的排列方向上的邊緣位置，還具有投 光器，其具有發(fā)生單色光的激光光源、將來(lái)自激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為 單色平行光的投光透鏡、以及發(fā)射單色平行光的投光窗；接收單色平行 光的受光窗；在長(zhǎng)度方向上排列了多個(gè)受光單元的線傳感器；將從受光 窗侵入的單色平行光變更到相對(duì)于受光單元垂直方向的多個(gè)光路上的 光路變更部；以及檢知部，其根據(jù)經(jīng)由上述光路變更部而發(fā)生的、由存 在于投光窗和受光窗的光路上的遮擋物的邊緣部的單色平行光的菲涅 耳衍射所引起的線傳感器的光強(qiáng)度分布來(lái)檢測(cè)遮擋物的邊緣位置，所以 有下述效果即使遮擋物為透明體的情況下，由多條光路生成的邊緣部 分的菲涅耳衍射所引起光強(qiáng)度分布的衰減增大，也能夠正確地檢測(cè)邊緣 位置。此外，即使在激光單色光的波長(zhǎng)隨周圍溫度的變化而變化了的情 況下，來(lái)自受光單元的輸出信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生急劇的變化，可以向邊緣檢 測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，作為光路變更部變更元件使用三角形三棱柱的 棱鏡、將該棱鏡的頂點(diǎn)三個(gè)側(cè)面中的一個(gè)面與上述線傳感器的受光單元 平行的配置，所以即使在平行單色光上發(fā)生漫反射和新的干涉圖案，也 能確保對(duì)受光單元的穩(wěn)定的入射，所以可以利用便宜的結(jié)構(gòu)來(lái)使遮擋物 的邊緣部分發(fā)生大的衰減，并且來(lái)自受光單元的輸出信號(hào)不產(chǎn)生偏差和 急劇的變化，能夠向邊緣檢測(cè)部提供穩(wěn)定的輸出信號(hào)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，有下述效果作為光路變更部光路變更元件， 使用任意形狀的圓柱狀透鏡，通過(guò)將該透鏡的半圓面水平側(cè)面和上述線 傳感器的受光單元垂直平行地配置，即使在平行單色光上發(fā)生漫反射和 新的干涉圖案，也能確保對(duì)受光元件的穩(wěn)定的入射，所以，利用多個(gè)光
6路來(lái)收集由邊緣部分引起的菲涅耳衍射的結(jié)果，能夠使之發(fā)生更大的受 光量的衰減，即使是透明度非常高的遮擋物，也能進(jìn)行邊緣部分的正確 的檢領(lǐng)'J。
另外，才艮據(jù)本發(fā)明，通過(guò)"&為在上述線傳感器元件的受光單元上裝 備保護(hù)用玻璃、上述光路變更部變更元件為固定在該保護(hù)用玻璃上的構(gòu) 造，能去除由保護(hù)用玻璃所引起的激光單色光的漫反射和新的干涉圖案 的影響，能夠使用便宜的線傳感器。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施方式l的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。
圖2是表示圖1的實(shí)施方式1中的線傳感器的各受光單元的輸出信 號(hào)受光量的圖。
圖3是對(duì)邊緣部分的檢測(cè)中所使用的菲涅耳衍射進(jìn)行說(shuō)明的圖。 圖4是表示線傳感器和光路變更部變更元件的位置關(guān)系的實(shí)施例的圖。
圖5是表示線傳感器和光路變更部變更元件的位置關(guān)系的其他實(shí)施 例的圖。
圖6是表示對(duì)配置了光路變更部變更元件時(shí)的受光量的變動(dòng)值進(jìn)行 說(shuō)明的圖。
圖7是表示比較了周圍溫度發(fā)生了變化所引起的受光量的變動(dòng)值的圖。
圖8是表示對(duì)插入了薄膠片時(shí)的受光量的變動(dòng)值進(jìn)行比較的圖。
圖9是表示以往的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明
1:投光器投光部，2:受光器受光部，3:邊緣檢測(cè)部，4:測(cè)量空 間，5:遮擋物，10:光源，11:驅(qū)動(dòng)IC， 12:投光透鏡，13:投光窗，21:線傳感器，211:受光單元，212:保護(hù)用玻璃，22:光路變更部變 更元件，221:直角棱鏡，222:圓柱狀透鏡，23:受光窗，31: A/D轉(zhuǎn) 換部，32:處理器，33:顯示部，100:線傳感器，102:投光器，101a: 光源，101b:光纖，101c:投光透鏡，101d:驅(qū)動(dòng)IC， 102:邊緣檢測(cè) 部，103:測(cè)量空間，104、 104a、 104b:遮擋物，105:受光單元。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的邊緣檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。在圖1 中，實(shí)施方式的該邊緣檢測(cè)裝置，具有投光器投光部l、受光器受光部 2、以及邊緣檢測(cè)部3。投光器投光部l，與受光器受光部2的受光窗23 的受光面相對(duì)置地配置，并具有由激光二極管(LD)構(gòu)成的光源10、 控制光源10的驅(qū)動(dòng)ICll、投光透鏡12以及投光窗13。投光透鏡12通 過(guò)投光窗13向受光器2的線傳感器21的中間部發(fā)射輸出由光源10發(fā) 生的單色光。其中，這里所說(shuō)的單色光，是指具有使用工業(yè)方法生產(chǎn)的 激光二極管和光濾波器所能獲得的程度的波長(zhǎng)分布特性的光。并且，投 光窗13為設(shè)置在不透明框體1上的透明玻璃。
受光器受光部2，具有受光窗23、光路變更部變更元件22以及線 傳感器21。線傳感器21,具有在一定方向上以規(guī)定間距排列了多個(gè)受 光單元(像素)的受光面，接收由投光器投光部1照射的單色平行光束。 在這里，由于受光窗23具有與所使用的光源IO的激光單色光的波長(zhǎng)匹 配的濾波器功能，所以能緩和雜散光對(duì)線傳感器21的影響。
邊緣檢測(cè)部3，具有A/D轉(zhuǎn)換部31、處理器32和顯示部33。 A/D 轉(zhuǎn)換部31將由受光器受光部2的線傳感器21輸出的受光單元的輸出信 號(hào)從模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。處理器32對(duì)由A/D轉(zhuǎn)換部31進(jìn)行了數(shù)字轉(zhuǎn) 換后的線傳感器21的輸出信號(hào)進(jìn)行解析，對(duì)在測(cè)量空間4中遮擋了單 色平行光束的一部分的遮擋物5在受光單元的排列方向上的邊緣位置進(jìn) 行檢測(cè)。顯示部33顯示處理器32的檢測(cè)結(jié)果。并且，A/D轉(zhuǎn)換部31 和/或處理器32，也而可以設(shè)置在受光器受光部2之內(nèi)。在此情況下， 受光器受光部2和邊緣檢測(cè)器3之間為數(shù)字通信，所以抗噪性能增強(qiáng)， 延長(zhǎng)布線距離。此外，也可以將整個(gè)邊緣檢測(cè)部3設(shè)置包含在受光器受 光部2內(nèi)。圖2是表示線傳感器21的各受光單元的輸出信號(hào)受光量的圖。橫 軸為各受光單元的位置，縱軸為所接收的激光單色光的強(qiáng)度(受光量)。 測(cè)量空間4表示投光窗13和受光窗23之間的空間，在遮擋物5為透明 體的情況下遮擋測(cè)量空間4時(shí)，被遮擋了的部分5a與沒(méi)有遮擋物的自 由空間相比受光單元的輸出受光量略微衰減。另一方面，在遮擋物的邊 緣部分5b處產(chǎn)生由菲涅耳衍射引起的急劇的受光量的衰減。在邊緣檢 測(cè)部3,檢測(cè)受光量衰減的邊緣部分5b，根據(jù)其與線傳感器21上的受 光單元的排列長(zhǎng)度21a之間的比率，來(lái)計(jì)算、判斷遮擋物5的邊緣部分 的位置。并且，有關(guān)與沒(méi)插入遮擋物5的狀態(tài)相比受光量減少的比例， 依存于遮擋物5的透明度等。
圖3是對(duì)在邊緣部分檢測(cè)中所使用的菲涅耳衍射進(jìn)行說(shuō)明的圖。由 菲涅耳衍射引起的光強(qiáng)度分布，如圖3所示，在邊緣位置附近急劇上升， 隨著遠(yuǎn)離邊緣位置而邊振蕩邊收斂。并且，在利用單色平行光的由菲涅 耳衍射引起的線傳感器21的受光面上的光強(qiáng)度分布來(lái)檢測(cè)遮擋物5的 邊緣部分的位置時(shí)，需要預(yù)先高精度地求得光強(qiáng)度分布的特性。其中， 有關(guān)本特性的高精度的近似方法，已在日本特開(kāi)2004-177335號(hào)公報(bào)中 公開(kāi)。
在受光器受光部2中，通過(guò)在受光窗23和線傳感器21之間設(shè)置光 路變更部變更元件22，即使在平行單色光上發(fā)生漫反射及新的干涉圖 案，也能確保對(duì)受光單元的穩(wěn)定的入射，所以，依據(jù)本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)透明 體的邊緣檢測(cè)和線傳感器21的輸出信號(hào)的穩(wěn)定化。圖4、圖5表示其構(gòu) 成和位置關(guān)系。圖4是作為光路變更部變更元件22使用了剖面為等腰 直角三角形的三棱鏡221的一個(gè)例子。該三角形的棱鏡， 一般為被人們 稱為直角棱鏡，剖面為等腰直角三角形。如圖4- (1)所示，直角棱鏡 221,將與90°的頂點(diǎn)相對(duì)置的側(cè)面配置為與線傳感器21的受光單元 211排列的方向平行。此外，如圖4-(2)所示，線傳感器21在單元上 面的數(shù)mm的位置配置有用于保護(hù)受光單元211免受污染等的保護(hù)用玻 璃212。保護(hù)用玻璃212沒(méi)有什么限制，優(yōu)選采用透明的玻璃，不過(guò)線 傳感器21的成本會(huì)升高，所以一般來(lái)說(shuō)很難提高透明度。
在該保護(hù)用玻璃212之上配置直角棱鏡221。并且，作為光路變更 單元，從獲得容易性和聚光性能的角度說(shuō)，最好使用直角棱鏡，不過(guò)并不限于此。也可以替代直角棱鏡，使用頂角為銳角或鈍角的三棱鏡。
另一方面，圖5中為作為光路變更部變更元件22使用了半圓柱狀的圓柱狀透鏡222的例子。本圓柱狀透鏡222為將圓柱在軸向分割所得的形狀。如圖5-(l)所示，圓柱狀透鏡222將其半圓柱的頂點(diǎn)水平的側(cè)面與線傳感器21的受光單元211的排列方向平行配置。圓柱狀透鏡222具有下述特性由于在剖面222a方向上具有曲率，所以光被彎曲，而在剖面222b方向上沒(méi)有曲率，所以為了使光同樣地通過(guò)平行平面玻璃，只要稍微改變一下方向就直接通過(guò)。再有，如圖5- (2)所示，在線傳感器21的保護(hù)用玻璃212之上配置圓柱狀透鏡222。此外，作為固定方法，考慮使用用于粘接透鏡等光學(xué)部件的透光性粘接劑等，以不影響光學(xué)系統(tǒng)。還有，作為光路變更元件不限于半圓柱狀的圓柱狀透鏡，還可以使用任意形狀的圓柱狀透鏡。
在這里，圖6表示由光路變更部變更元件22引起的受光量分布輸出的差異。圖6- (1)表示未設(shè)置光路變更部變更元件22的狀態(tài)的各受光單元的受光量分布，由于激光單色光的干涉圖案，各受光單元未被均勻地照射單色激光，產(chǎn)生±20%以上的受光量偏差。特別是，由于干涉而以數(shù)十個(gè)單元為單位在受光量分布上產(chǎn)生波動(dòng)。在這里， 一方面，圖6- (2)為設(shè)置了光路變更部變更元件22情況下的受光量分布，整體受光量增加，去除了每數(shù)十個(gè)單元地發(fā)生的受光量分布的波動(dòng)，并且連鄰接的每個(gè)單元的受光量分布的偏差也被抑制了 ，能得到穩(wěn)定的受光量分布。這是由于通過(guò)在光入射到線傳感器21之前設(shè)置光路變更部變更元件22，從相對(duì)于受光單元垂直的多個(gè)方向收集激光單色光，并向受光單元照射所收集的激光單色光的緣故。此外，加上從垂直方向以規(guī)定的寬度進(jìn)行收集，所以抑制了鄰接的受光元件之間的受光量的偏差，減小了干涉圖案的影響。再有，即使激光波長(zhǎng)因周圍溫度的變動(dòng)而變化，干涉圖案改變，也不受被限定的激光平行單色光的大的變化所左右，僅限于微量的受光量的變化，所以可以構(gòu)成不受周圍溫度影響的邊緣檢測(cè)裝置。另外，考慮受光量的增加量可以減小來(lái)自投光器投光部l的單色光輸出，所以只要邊緣檢測(cè)所需要的激光輸出為一半就夠了，從而可以實(shí)現(xiàn)低功耗化。并且，在光路變更元件為圓柱狀透鏡222的情況下，由于受光面為圃柱狀，所以能夠從更多的方向收集激光。
10圖7是表示周圍溫度所引起的受光量的變動(dòng)的圖。設(shè)以遮擋物5未進(jìn)入測(cè)量空間4時(shí)的各單元的受光量為單位量基準(zhǔn)量1.00時(shí)，試著多次改變周圍溫度。在圖9所示的以往的邊緣檢測(cè)裝置中，如圖7- (1)所示，由于激光單色光的波長(zhǎng)變化所引起的干涉圖案的變動(dòng)，產(chǎn)生±20%左右的受光量的變動(dòng)。另一方面，圖7- (2)為設(shè)置了光路變更部變更元件22的情況，即使改變周圍溫度，受光量也基本沒(méi)有發(fā)生變動(dòng)。這對(duì)消除由光源附近的驅(qū)動(dòng)IC11散熱的影響上也是有效的，有能縮短自電源投入到可進(jìn)行計(jì)量的穩(wěn)定時(shí)間的效果。
圖8是表示對(duì)向測(cè)量空間4中插入了如薄膠片那樣的透明體的遮擋物5時(shí)的受光量的變動(dòng)值進(jìn)行比較的圖。圖8- (1)為圖9所示的以往的邊緣檢測(cè)裝置，5a為插入有膠片的部分，5b為沒(méi)有遮擋物5的自由空間。這種情況下，在膠片的邊緣部分由于菲涅耳衍射發(fā)生如5c所示的受光量的衰減，可以根據(jù)該衰減來(lái)檢測(cè)邊緣的位置。但是，當(dāng)遮擋物5為非常薄的膠片的情況下，受光量的衰減很難到0.5以下，進(jìn)一步考慮由膠片的方向引起的、傾斜插入時(shí)的受光量的衰減降低，將判斷為邊緣部分的受光量的變動(dòng)閾值設(shè)為0.75左右，即使是這個(gè)閾值，只要受光量穩(wěn)定就沒(méi)有問(wèn)題，不過(guò)，如前所述，在周圍溫度變動(dòng)的條件下，產(chǎn)生由于激光單色光的波長(zhǎng)變動(dòng)引起的干涉圖案的變化，從而產(chǎn)生±20%左右的受光量變動(dòng)，所以，對(duì)于0.75的閾值來(lái)說(shuō)，盡管不插入膠片，在自由空間5b中由受光量的變動(dòng)引起的衰減至0.75左右而誤判斷為是邊緣部分的可能性很高。
因此，本發(fā)明人，確認(rèn)了通過(guò)配置光路變更部變更元件22來(lái)解決上述問(wèn)題的情況。圖8- ( 2 )是表示使用圓柱狀透鏡222作為光路變更部變更元件22，插入了薄膠片時(shí)的受光量分布的歸一化的圖。由于圓柱狀透鏡222僅在一維方向上成像聚光，所以當(dāng)設(shè)置在線傳感器21之上并以規(guī)定寬度入射激光單色光時(shí)，收集膠片邊緣部分的菲涅耳衍射，并且能夠使該現(xiàn)象進(jìn)一步加強(qiáng)。由此，盡管以往的由菲涅耳衍射引起的受光量的衰減為圖8- (1)的5c (1)，但卻能如圖8- (2)的5c (2)所示，衰減到0.3左右。另外，由于以往產(chǎn)生的由周圍溫度引起的受光量的變動(dòng)也能通過(guò)上述理由而被穩(wěn)定地抑制，所以可以進(jìn)行穩(wěn)定的邊緣檢測(cè)。并且，為了利用圃柱狀透鏡222體現(xiàn)出上述效果，如圖5所示，優(yōu)選按照該透鏡半圓面的水平側(cè)面盡量與受光單元211垂直平行的方式進(jìn)行定位。
如上所述，通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，即使是以往困難的薄膠片等透明體，也能進(jìn)行不受插入狀態(tài)影響的穩(wěn)定的邊緣部分檢測(cè)。另外，即使在激光單色光的波長(zhǎng)和輸出功率隨周圍溫度的變化而變化了的情況下，來(lái)自受光單元的輸出信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生急劇的變化，能構(gòu)筑穩(wěn)定的系統(tǒng)。再有作為更次要的效果，有能去除線傳感器的保護(hù)用玻璃所引起的激光的漫反射及新的干涉圖案的影響，能使用便宜的線傳感器的效果。
權(quán)利要求
1.一種邊緣檢測(cè)裝置，具有投光部，其包括發(fā)生單色光的激光光源、將來(lái)自該激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、發(fā)射該單色平行光的投光窗；受光部，其包括與上述投光窗相對(duì)置地設(shè)置的受光窗、將從該受光窗侵入的上述單色平行光變更到規(guī)定方向的多個(gè)光路上的光路變更元件、以及線傳感器，該線傳感器在長(zhǎng)度方向上以規(guī)定的間距配置了多個(gè)用于接收從該光路變更元件入射的單色光的受光單元；檢測(cè)部，其對(duì)上述線傳感器的受光量分布進(jìn)行解析，檢測(cè)存在于上述單色平行光的光路上的遮擋物在上述受光單元的排列方向上的邊緣位置；投光器，其包括發(fā)生單色光的激光光源、將來(lái)自上述激光光源的單色光轉(zhuǎn)換為單色平行光的投光透鏡、發(fā)射上述單色平行光的投光窗；受光窗，其接收上述單色平行光；線傳感器，其在長(zhǎng)度方向上配列了多個(gè)受光單元；光路變更部，其將從上述受光窗侵入的單色平行光變更到相對(duì)于受光元件垂直方向的多個(gè)光路上；檢知部，其根據(jù)經(jīng)由上述光路變更部而發(fā)生的、由存在于投光窗和受光窗的光路上的遮擋物的邊緣部的單色平行光的菲涅耳衍射所引起的上述線傳感器的光強(qiáng)度分布來(lái)檢知上述遮擋物的邊緣位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述光路變更部變更元件是三棱柱的棱鏡，是將該棱鏡的三個(gè)側(cè)面中的一個(gè)面和上述線傳感器的受光單元平行配置的三角形的棱鏡，將上 述棱鏡的頂點(diǎn)和上述線傳感器的受光單元平行地配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述光路變更部變更元件，是圓柱狀透鏡，是將該透鏡的水平側(cè)面與上述線傳感器的受光單元平行地配置的圓柱狀透鏡，將透鏡的半圓面 與上述線傳感器的受光單元垂直地配置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于， 在上述線傳感器元件的受光單元上裝備保護(hù)用玻璃，上述光路變更部在上述該保護(hù)用玻璃上固定上述光路變更元件。
5. —種邊緣檢測(cè)裝置用線傳感器，其特征在于， 在長(zhǎng)度方向上以規(guī)定的間距配置多個(gè)受光單元，在該受光單元上具有保護(hù)用玻璃，在該保護(hù)用玻璃上固定規(guī)定形狀的棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種邊緣檢測(cè)裝置。即使測(cè)量介質(zhì)是膠片那樣的薄透明體，也不受插入狀況影響，并且在測(cè)量空間內(nèi)的周圍溫度發(fā)生變動(dòng)的條件下，也能進(jìn)行正確的邊緣部分的檢測(cè)，不管構(gòu)成的各部件的制造偏差如何，都能容易地避免遮擋物的邊緣誤檢測(cè)。具有投光器，其激光光源、投光透鏡、投光窗構(gòu)成；接收單色平行光的受光窗；在長(zhǎng)度方向上配列了多個(gè)受光單元的線傳感器；將從受光窗侵入的單色平行光變更到相對(duì)于受光元件垂直方向的多個(gè)光路上的光路變更部；根據(jù)經(jīng)由光路變更部而發(fā)生的、由存在于投光窗和受光窗的光路上的遮擋物的邊緣部的單色平行光的菲涅耳衍射所引起的線傳感器的光強(qiáng)度分布來(lái)檢知遮擋物的邊緣位置的檢知部。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101639341SQ200810134759
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者加納史朗, 越俊樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武