光学线传感器

技术领域

本发明涉及对在副扫描方向搬运的读取对象物进行读取的光学线传感器。

背景技术

光学线传感器向读取对象物照射从光源发出的照射光，将通过读取对象物反射后的光或者透过读取对象物后的光经由透镜等成像光学系统而在呈线状排列的光电转换元件上成像，获得图像信息。作为其产品形态，在光学线传感器中存在不具备光源的光学线传感器、以及一体地具备光源的光学线传感器。在利用不具备光源的光学线传感器时，必须适当选定而另外准备光源，并另外准备用于调整而设置于适当位置的光源专用设置台，总之比较费力。与此相对地，一体地具备光源的光学线传感器具有不那样费力的优点。

另外，为了获得容易进行图像处理的图像信息，根据读取对象物的种类、想要读取的内容而频繁进行向读取对象物照射光的角度的调整、变更。例如，在扩散度小的检查对象物中，缩小受光光轴与光源的照射光轴所成的角度，在扩散度大的检查对象物中，通过扩大所述角度从而根据检查对象物的特性而适当地接收扩散反射光，能够提高检查对象物的表面特性、缺陷等的检测精度。

在用户中，对具有各种扩散反射特性的检查对象物进行检查的情况也较多，在该情况下，必须变更照射角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6049859号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1中公开了一体地具备光源并能变更光的照射角度的光学线传感器。为了变更照射角度，需要光源部的壳体(第二壳体)本身的变更，假定为厂家制造时的变更。因此，用户不能变更照射光的角度。

本申请发明是为了消除上述问题而完成的，其目的在于提供用户能够变更对读取对象物照射的光的照射角度的光学线传感器。

用于解决问题的手段

本申请发明所涉及的光学线传感器通过沿主扫描方向延伸的读取线来读取在副扫描方向上被搬运的读取对象物，其中，光学线传感器具备照明单元、受光单元、以及一对保持构件。所述照明单元向所述读取对象物照射光。所述受光单元接收从所述照明单元照射并通过所述读取对象物而沿着受光光轴反射后的光或沿着受光光轴而透过所述读取对象物后的光，对该光进行光电转换而输出为电信号。所述一对保持构件可分离地安装于所述受光单元的主扫描方向两端部。所述照明单元在主扫描方向两端部具有嵌合部。另外，所述一对保持构件分别具有与所述照明单元的所述嵌合部嵌合的被嵌合部。在所述嵌合部嵌合于所述被嵌合部的状态下，从所述照明单元照射的光的照射光轴在与所述读取线大致一致的位置处与所述受光光轴重叠。根据该构成，只要准备被嵌合部不同的其它保持构件而更换，就能进行光的照射角度的细微的变更。

所述一对保持构件分别具有至少两个所述被嵌合部。在该情况下，即使在所述嵌合部嵌合于任一所述被嵌合部的状态下，从所述照明单元照射的光的照射光轴都在与所述读取线大致一致的位置处与所述受光光轴重叠。根据该构成，只要从至少两个被嵌合部中选择一个而将嵌合部嵌合，就能不伴随保持构件的更换地变更光的照射角度。

所述一对保持构件也可以分别具有将至少两个所述被嵌合部相互连接的连接孔，能够使所述嵌合部经由所述连接孔而向各被嵌合部移动。根据该构成，能够不伴随照明单元相对于保持构件的取下，而仅通过使嵌合部经由连接孔移动来变更光的照射角度。

所述嵌合部在预定范围内可滑动地嵌合于所述被嵌合部，能够将所述嵌合部固定于所述预定范围内的任意位置。在该情况下，即使在所述嵌合部在所述预定范围内的任一位置处固定于所述被嵌合部的状态下，从所述照明单元照射的光的照射光轴都会在与所述读取线大致一致的位置处与所述受光光轴重叠。根据该构成，能够不伴随照明单元相对于保持构件的取下，而仅通过将嵌合部在预定范围内中的任意位置滑动而固定来变更光的照射角度。

所述一对保持构件可以分别经由用于将所述受光单元沿所述受光光轴的方向进行位置调整的受光位置调整机构而安装于所述受光单元。根据该构成，能够沿着受光光轴的方向调整读取线的位置。

所述一对保持构件可以分别经由用于将所述照明单元沿所述照射光轴的方向进行位置调整的照射位置调整机构而安装于所述照明单元。根据该构成，能够沿着照射光轴的方向调整照明单元相对于读取线的位置。

所述受光单元可以具有成像光学系统、受光元件、受光基板、以及受光壳体。所述成像光学系统将从所述照明单元照射并通过所述读取对象物而沿着所述受光光轴反射后的光或沿着所述受光光轴而透过所述读取对象物后的光成像。所述受光元件接收通过所述成像光学系统成像的光，对该光进行光电转换而输出为电信号。所述受光基板安装所述受光元件并通电。所述受光壳体一体地保持所述成像光学系统以及所述受光基板。所述成像光学系统是将进行正立等倍成像的透镜呈阵列状排列而成的透镜阵列，所述透镜阵列的工作距离可以为30mm以上。根据该构成，能够在读取对象物被搬运时，防止与透镜阵列接触。

所述透镜可以是折射率分布型的棒状透镜。

发明效果

根据本申请发明，用户能够变更对读取对象物照射的光的照射角度。

附图说明

图1A是概要性表示第一实施方式中的光学线传感器的整体构成的剖视图。

图1B是第一实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

图1C是第一实施方式中的受光基板的立体图。

图2是第二实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

图3是第三实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

图4是第四实施方式中的光学线传感器的侧视图。

图5是第五实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

图6是第六实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

图7是第七实施方式中的光学线传感器的分解立体图。

具体实施方式

1.第一实施方式

首先，用图1A、图1B对本申请发明的第一实施方式中的光学线传感器1的整体构成进行说明。图1A是概要性表示第一实施方式中的光学线传感器1的整体构成的剖视图。另外，图1B是第一实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。光学线传感器1通过沿主扫描方向延伸的读取线L读取在副扫描方向上搬运的读取对象物S，从而获得图像信息。以下，将主扫描方向设为X方向，将副扫描方向(读取对象物S的搬运方向)设为Y方向，并将与X和Y垂直的方向设为Z方向。

光学线传感器1具备照明单元2、受光单元3以及一对保持构件4。照明单元2沿着X方向而具有长条形状，沿着相对于X方向垂直的照射光轴A1，向读取对象物S照射光。受光单元3沿着X方向而具有长条形状，接收从照明单元2照射并沿着相对于X方向垂直的受光光轴A2而通过读取对象物S反射后的光，对该光进行光电转换而输出为电信号。一对保持构件4可分离地安装于受光单元3的X方向两端部。受光光轴A2例如相对于读取对象物S垂直，相对于Z方向平行。另一方面，照射光轴A1例如相对于与读取对象物S垂直的方向(Z方向)倾斜。对照射光轴A1相对于Z方向的倾斜角度没有特别的限定，例如优选为10～80°的范围内，更优选为20～70°的范围内，进一步优选为30～60°的范围内。

在此，设置有两个照明单元2，分别相对于受光光轴A2对称配置，但是不限于此，例如也可以是只设置一个照明单元2的构成。以下，在设置有两个照明单元2的光学线传感器1中，对一个照明单元2的构成以及组装构造进行说明，另一照明单元2也具有同样的构成以及组装构造。

照明单元2具备多个LED21、LED基板22、聚光透镜23以及照明壳体24。多个LED21是光源的一个例子，分别沿着相互平行的照射光轴A1而射出光。LED基板22沿着X方向而具有长条形状，将多个LED21在X方向上阵列状安装并通电。即，LED基板22构成安装光源并通电的照射基板。聚光透镜23将从各LED21射入的光聚光而射出。照明壳体24沿着X方向而具有长条形状，将LED基板22与聚光透镜23一体地保持于预定的位置。照射光轴A1是LED21或聚光透镜23的光轴。另外，因为LED21在发光的同时产生很多热，因此需要散热，所以LED基板22与照明壳体24由热传导率较高的材料形成。例如，从比重、刚性、成本的方面出发，LED基板22、照明壳体24优选由铝合金形成。

另外，在读取高速运动的读取对象物S的情况下，需要缩短读取一行的时间(＝曝光时间)，需要加大照明强度。若使流过各LED21电流增大，则能增大照明强度，但是各LED21产生的热也变大。在该情况下，优选在照明壳体24设置具有翅片形状的散热部(未图示)，强化散热性。该散热部可以一体地设置于照明壳体，也可以通过独立安装而设置。设置于散热部的多个翅片优选为分别铅直向上地延伸的形状、配置，以使通过自然对流而加热的空气容易朝向铅垂上移动。进一步优选设置风扇，在翅片的周围引起强制对流。

受光单元3具备成像光学系统31、多个受光元件32、受光基板33以及受光壳体34。成像光学系统31将从照明单元2照射并通过读取对象物S而沿着受光光轴A2反射后的光成像。多个受光元件32接收通过成像光学系统31成像的光，对该光进行光电转换而输出为电信号。受光基板33沿着X方向而具有长条形状，将多个受光元件32在X方向上排列安装并通电。受光壳体34沿着X方向而具有长条形状，将成像光学系统31与受光基板33一体地保持于预定的位置。受光光轴A2是构成成像光学系统31的成像元件的光轴，将位于受光光轴A2上的成像元件的焦点沿X方向无限量地聚集的线是读取线L。

图1C是第一实施方式中的受光基板33的立体图。在将多个受光元件32在X方向上排列而安装于受光基板33时，一般呈一直线状排列，但是在需要600dpi以上的分辨率的情况下，在受光元件32之间(接缝)形成不灵敏区。为了避免该情况，如图1C所示，优选将各受光元件32配置为交错状(之字形状)，并且使各受光元件32的X方向端部重复地沿X方向安装。其中，在该情况下，由于会获得在Y方向上偏移并且在X方向上重复的图像信息，因此优选预先设置修正机构。例如，存在如下方法：预先读取基准图，计算Y方向的偏移量以及X方向的重复量而预先存储于修正机构，在读取本图像时，针对预先存储的偏移量，修正图像的输出坐标，另外，通过去除重复的手段进行修正处理而变更为适当的坐标值之后，输出为图像。

成像光学系统31优选使用将正立等倍成像的透镜阵列状排列而成的透镜阵列，更优选使用通过折射率分布型而将正立等倍成像的棒状透镜阵列状排列而成的棒状透镜阵列。作为棒状透镜阵列而市售的产品，主要有自聚焦透镜阵列(注册商标：日本板硝子)，在该情况下，工作距离(从透镜端面起到焦点为止的距离)限定为20mm以下。在工作距离为20mm以下的情况下，由于读取对象物S被搬运时，与棒状透镜阵列接触而破损的概率较高，因此更优选使用工作距离30mm以上的棒状透镜阵列。因此，优选单独制作工作距离30mm以上的棒状透镜阵列，或者适当变更市售的棒状透镜阵列(工作距离20mm以下)的光轴方向的间距而将工作距离调整为30mm以上。另外，如前文所述，也可以在棒状透镜的基础上，将焦点距离较长且像差较少的正立等倍透镜阵列状排列。

另外，可以在成像光学系统31设置红外截止滤光片等光学滤光片以使例如红外光等不必要的光不向受光元件32射入。

接下来，使用图1B对本申请发明的第一实施方式中的光学线传感器1的组装构造进行说明。在照明单元2的X方向两端部(两端面)设置有剖面为轨道状的突起部25作为嵌合部。突起部25的形状并不局限于轨道状，只要是是圆形(点对称形)以外的形状即可。突起部25可以一体地设置于照明单元2，也可以通过独立安装而设置。优选地，如果以在X方向上可动而能够变更突出量的方式设置有突起部25，则能够不伴随保持构件4的取下而将照明单元2取下。

板状的保持构件4通过螺钉等固定件安装于照明单元2的X方向两端部。受光单元3与保持构件4可以通过经由未图示的定位销等而被定位。在各保持构件4设置有与突起部25嵌合的作为被嵌合部的孔部41。孔部41的形状与突起部25的形状对应，突起部25嵌合于孔部41，从而照明单元2以不发生位置偏移的方式固定于保持构件4。孔部41的位置(包含角度)设定为，若突起部25嵌合于孔部41，则照明单元2的照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致交叉，并且成为所希望的交叉角(照明角度)。即，在突起部25嵌合于孔部41的状态下，从照明单元2照射的光的照射光轴A1在与读取线L大致一致的位置处与受光光轴A2重叠。与读取线L大致一致的位置是指并不局限于成像元件的焦点的位置(读取线L上)，也包含相对于该焦点而在Z方向上些许偏移(例如几mm程度)的位置的概念。为了变更照明角度，只要更换为以照明单元2的照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致交叉，并且成为要变更的交叉角(照明角度)的方式设定孔部41的位置(包含角度)而制作的其它保持构件即可。

2.第二实施方式

接下来，对本申请发明的第二实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图2是第二实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。由于除光学线传感器1的组装构造以外都与第一实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。在图2中，示出具有多个被嵌合部的情况。

在第二实施方式中，照明单元2的构成与第二实施方式相同，但是在各保持构件4设置有孔部41与孔部42的两个被嵌合部作为与照明单元2的突起部25嵌合的被嵌合部。两个孔部41、42为相同形状，都与突起部25的形状对应。两个孔部41、42的位置(包含角度)设定为，当突起部25嵌合于各孔部41、42时，照明单元2的照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致交叉，并且成为所希望的不同的交叉角(照明角度)。即，即使在突起部25嵌合于任一孔部41、42的状态下，从照明单元2照射的光的照射光轴A1都会在与读取线L大致一致的位置处与受光光轴A2重叠。为了变更照明角度，只要变更使突起部25嵌合的孔部41、42即可，不需要更换保持构件4。在此，设置了两个被嵌合部(孔部)，但是由于被嵌合部的数量越多则能够变更的照明角度越大，因此更优选为三个以上。

以上，在第一实施方式的情况下，能够通过适当变更保持构件4而进行细微的照明角度变更，在第二实施方式的情况下，显示能够不伴随保持构件4的变更地进行照明角度变更。

3.第三实施方式

接下来，用图3对本申请发明的第三实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图3是第三实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。由于除光学线传感器1的组装构造以外，与第一实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。

在第三实施方式中，在照明单元2的X方向两端部的每一个端部设置有一对突起部26作为嵌合部。各突起部26形成为圆柱状。各突起部26可以一体地设置于照明单元2，也可以通过独立安装而设置。优选地，如果以在X方向上可动而能够变更突出量的方式设置各突起部25，则能够不伴随保持构件4的取下地将照明单元2取下。在各保持构件4设置有两个(两对)一对孔部43作为与一对突起部26嵌合的被嵌合部。一对孔部43的形状形成为与一对突起部26的形状对应的圆形，一对突起部26嵌合于一对孔部43，从而照明单元2以不发生位置偏移的方式固定于保持构件4。一对孔部43的位置设定为，当一对突起部26嵌合于一对孔部43时，照明单元2的照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致交叉，并且成为所希望的交叉角(光的照射角度)。在此，被嵌合部(一对孔部43)设置有两个(两对)，也可以为一个(一对)，也可以为三个(三对)以上。

根据该构成，由于仅通过在板状的保持构件4的适当位置开钻孔，优选为铰刀孔就能获得被嵌合部，因此能够降低制造成本。

4.第四实施方式

接下来，用图4对本申请发明的第四实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图4是第四实施方式中的光学线传感器1的侧视图。由于除光学线传感器1的组装构造以外，与第一实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。

在第四实施方式中，设置于第三实施方式中的各保持构件4的多个被嵌合部(一对孔部43)经由连接孔44而相互连接。在此，被嵌合部(一对孔部43)设置有三个，供一个突起部26嵌合的三个孔部43彼此通过连接孔44连接，并且供另一突起部26嵌合的三个孔部43彼此也通过其它连接孔44连接。由此，嵌合部(一对突起部26)能够经由连接孔44而向多个被嵌合部(一对孔部43)的每一个被嵌合部移动。其中，被嵌合部(一对孔部43)并不局限于三个(三对)，可以是两个(两对)，也可以是四个(四对)以上。

根据该构成，不需要取下照明单元2，使照明单元2沿着YZ平面滑动，就能变更光的照射角度。在以向图4的下方向施加重力的方式设置光学线传感器1的情况下，由于嵌合部与被嵌合部通过照明单元2的自重而自然嵌合，因此没有问题，但是在不是这样的情况下，在使嵌合部与被嵌合部嵌合的状态下可以通过未图示的机构支承照明单元同时将各保持构件4与照明单元2螺钉卡合。

5.第五实施方式

接下来，用图5对本申请发明的第五实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图5是第五实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。由于除光学线传感器1的组装构造以外，与第一实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。

在第五实施方式中，在照明单元2的X方向两端部的每一个端部与图3同样地设置有一对突起部26。各突起部26可以一体地设置于照明单元2，也可以通过独立安装而设置。在保持构件4设置有扇形的凹部45作为被嵌合部，沿着该凹部45而圆弧状滑动的扇形的可动体46设置为嵌合部。扇形的凹部45的位置设定为，在保持构件4安装于受光单元3的状态下，扇形的凹部45的圆弧(扇)的中心与受光单元3的读取线L大致一致。受光单元3与保持构件4通过经由未图示的定位销等而被定位，由于关系到提高定位精度，因此为更优选。

可动体46是构成照明单元2的一部分(端部)的构件，设置有与突起部26嵌合的一对孔部43。一对孔部43的形状形成为与一对突起部26的形状对应的圆形，一对突起部26嵌合于一对孔部43，从而可动体46以不发生位置偏移的方式固定于照明壳体24。一对孔部43的位置设定为，在可动体46嵌合于凹部45内的任意位置的状态下，扇形的可动体46的圆弧(扇)的中心与扇形的凹部45的圆弧(扇)的中心大致一致。由此，嵌合部(可动体46)在预定范围内可滑动地嵌合于被嵌合部(凹部45)，能够在预定范围内(扇形的凹部45的中心角的范围内)的任意位置将嵌合部通过螺钉等固定件固定。而且，即使在嵌合部(可动体46)在预定范围内中的任一位置处固定于被嵌合部(凹部45)的状态下，从照明单元2照射的光的照射光轴A1都会在与读取线L大致一致的位置处与受光光轴A2重叠。

根据该构成，若照明单元2的嵌合部(可动体46)嵌合于保持构件4的被嵌合部(凹部45)，则照明单元2以能够变更光的照射角度的方式被支承，并且，在任一光的照射角度下，照明单元2在读取线L方向的整个照射光轴A1与受光单元3的读取线L都总是大致一致。如果在所希望的光的照射角度下将保持构件4与可动体46通过螺钉紧固，则照明单元2被固定。另外，如果追加未例示的进给螺钉等微动机构以能够对光的照射角度无级地进行变更，也能对光的照射角度进行微调整。

6.第六实施方式

接下来，用图6对本申请发明的第六实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图6是第六实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。由于除光学线传感器1的组装构造以外与第一实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。

在第六实施方式中，与图5同样地，在保持构件4设置有扇形的凹部45作为被嵌合部，设置有沿着该凹部45而圆弧状滑动的扇形的可动体46作为嵌合部。扇形的凹部45的位置设定为，在保持构件4安装于受光单元3的状态下，扇形的凹部45的圆弧(扇)的中心与受光单元3的读取线L大致一致。受光单元3与保持构件4可以通过经由未图示的定位销等而被高精度地定位。在可动体46设置有沿扇形的可动体46的圆弧(扇)的半径方向延伸的长方体状的突起部47。长方体状的突起部47可以一体地设置于可动体46，也可以通过独立安装而设置。

在照明单元2的X方向两端部设置有沿着长方体状的突起部47而滑动的槽部27。槽部27可以一体地设置于照明单元2，也可以通过独立安装而设置。能够相互滑动的突起部47以及槽部27构成用于将照明单元2沿照射光轴A1方向进行位置调整的照射位置调整机构，经由该照射位置调整机构，各保持构件4安装于照明单元2。

根据该构成，若照明单元2的嵌合部嵌合于被嵌合部，则照明单元2以能够变更光的照射角度以及照射距离的方式被支承，并且在任一光的照射角度以及照射距离下，照明单元2在读取线L方向的整个照射光轴A1与受光单元3的读取线L总是大致一致。如果在所希望的光的照射角度下将保持构件4与可动体46通过螺钉紧固，在所希望的照射距离下将照明单元2与可动体46通过螺钉(优选止动螺钉)等固定件紧固，照明单元2被固定。另外，由于能够无级地变更光的照射角度以及照射距离，因此如果追加未例示的进给螺钉等微动机构，能够对光的照射角度以及照射距离进行微调整。

7.第七实施方式

接下来，用图7对本申请发明的第七实施方式中的光学线传感器1的构成进行说明。图7是第七实施方式中的光学线传感器1的分解立体图。在第七实施方式中，将保持构件4安装于受光单元3的方法与第六实施方式不同。对于其它构成，由于与第六实施方式相同，因此对同样的构成省略详细的说明。

在受光单元3的X方向两端部设置有沿受光光轴A2方向延伸的长方体状的突起部35。长方体状的突起部35可以一体地设置于受光壳体34，也可以通过独立安装而设置。在各保持构件4设置有沿着长方体状的突起部35滑动的槽部48。能够相互滑动的突起部35以及槽部48构成用于将受光单元3沿受光光轴A2方向进行位置调整的受光位置调整机构，经由该受光位置调整机构，各保持构件4安装于受光单元3。

根据该构成，由于能够将读取线L沿受光光轴A2方向移动，因此即使在更换成像光学系统31等而变更了工作距离(读取线L在受光光轴A2方向的位置)的情况下，也能使照明单元2在读取线L方向的整个照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致一致。在照明单元2在读取线L方向的整个照射光轴A1与受光单元3的读取线L大致一致的状态下，如果将保持构件4与受光单元3通过螺钉等固定件卡合，能够固定该位置。另外，由于能够无级地变更读取线L的Z方向的位置，因此如果追加未例示的进给螺钉等微动机构，也能进一步提高照明单元2在读取线L方向的整个照射光轴A1与受光单元3的读取线L一致的程度。

8.变形例

在以上实施方式中，对设置于照明单元2的嵌合部与设置于各保持构件4的被嵌合部分别由相互嵌合的凹凸构成的情况进行了说明。然而，并不局限于上述构成，嵌合部以及被嵌合部只要是能够相互嵌合的构成，可以是其他任意构成。

另外，在以上实施方式中，对从照明单元2照射的光通过读取对象物S而沿着受光光轴A2反射，该反射后的光通过受光单元3受光的构成进行了说明。然而，并不局限于上述那样的构成，也可以是如下构成：照明单元2以及受光单元3配置为读取对象物S通过它们之间，从照明单元2照射的光沿着受光光轴A2而透过读取对象物S，该透过的光由受光单元3接收。

附图标记说明

1：光学线传感器；

2：照明单元；

3：受光单元；

4：保持构件；

21：LED；

22：LED基板；

23：聚光透镜；

24：照明壳体；

25：突起部；

26：突起部；

27：槽部；

31：成像光学系统；

32：受光元件；

33：受光基板；

34：受光壳体；

35：突起部；

41：孔部；

42：孔部；

43：孔部；

44：连接孔；

45：凹部；

46：可动体；

47：突起部；

48：槽部；

A1：照射光轴；

A2：受光光轴。