JP2016070844A - 物体検知装置及び物体検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光素子の応答時間に応じて、発光部が点灯する期間を適切に調節可能な物体検知装置を提供する。【解決手段】物体検知装置１は、照明光を発する発光部３と、被検知物体で反射された照明光を受光するように配置され、受光した光量に応じた信号を出力する受光部４と、受光部４の応答時間が短いほど発光部３を点灯させる点灯期間を短く設定する点灯期間設定部５１と、点灯期間設定部５１により設定された点灯期間と発光部３を消灯させる消灯期間とが交互になり、かつ点灯期間中に発光部３が点灯するように発光部３を制御する光源制御部５３と、点灯期間中に受光部から出力された信号に基づいて被検知物体を検知する検知部５４とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、検知対象となる物体に照射した光を検出することでその物体を検知する物体検知装置及び物体検知方法に関する。

従来より、発光素子から発した光を被検知物体に照射して、その被検知物体で反射された光を受光素子で検出できたか否かにより、被検知物体を検知する物体検知装置が利用されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−２２７１８６号公報

上記のような物体検知装置で利用される、フォトトランジスタまたはフォトダイオードなどの受光素子は、製造のバラツキなどにより、個体ごとに感度差がある。そして感度が低いほど、受光素子が受光するようになってから、出力信号値が受光した光量に応じた値になるまでの応答時間が長くなる。

一方、用途によっては、物体検知装置は、被検知物体が移動している経路上に設けられるので、物体検知装置の発光素子から発した光を受光素子へ向けて反射する位置に被検知物体が存在する期間が短いことがある。特に、被検知物体が球体である場合のように、被検知物体の表面が曲面で形成されている場合、受光素子で被検知物体を検知するのに十分な光量が得られるほど発光素子からの光を反射可能な被検知物体の面積は、被検知物体の表面が平面である場合よりも狭くなる。その結果として、物体検知装置が被検知物体を検知可能な期間も短くなる。

また、省電力化、あるいは発光素子の発熱防止などの理由により、発光素子がパルス状に発光するように、すなわち、間欠的に発光するように発光素子が駆動される場合、発光素子が光を発している期間中に被検知物体がその光を受光素子へ向けて反射する位置にいる期間はさらに短くなる。

そこで、本発明は、受光素子の応答時間に応じて、発光部が点灯する期間を適切に調節可能な物体検知装置及び物体検知方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの形態として、物体検知装置が提供される。この物体検知装置は、照明光を発する発光部と、被検知物体で反射された照明光を受光するように配置され、受光した光量に応じた信号を出力する受光部と、受光部の応答時間が短いほど発光部を点灯させる点灯期間を短く設定する点灯期間設定部と、点灯期間設定部により設定された点灯期間と発光部を消灯させる消灯期間とが交互になり、かつ点灯期間中に発光部が点灯するように発光部を制御する光源制御部と、点灯期間中に受光部から出力された信号に基づいて被検知物体を検知する検知部とを有することを特徴とする。

この物体検知装置において、点灯期間設定部は、発光部からの光を受光部へ向けて反射する位置に被検知物体が存在しないときに、発光部が点灯してから受光部から出力される信号の電圧が所定値に達するまでのオフセット時間を測定し、オフセット時間が短いほど点灯期間が短くなるように点灯期間を設定することが好ましい。

この場合において、点灯期間設定部は、発光部が点灯してからオフセット時間を経過した後に所定間隔で複数回、受光部が信号を出力するのに要する時間をオフセット時間に加えた期間を点灯期間とすることが好ましい。

また、この物体検知装置において、照明光は、互いに異なる少なくとも二つの波長の成分を有し、受光部は、少なくとも二つの波長のそれぞれに対応する受光素子を有し、かつ、受光素子ごとに受光した光量に応じた信号を出力することが好ましい。この場合において、点灯期間設定部は、その少なくとも二つの波長のそれぞれについて点灯期間を設定し、光源制御部は、受光素子のうちの最も応答時間が長い受光素子に対応する波長について設定された点灯期間を、その少なくとも二つの波長のそれぞれについての点灯期間とすることが好ましい。

本発明の他の形態によれば、照明光を発する発光部と、被検知物体で反射された照明光を受光するように配置され、受光した光量に応じた信号を出力する受光部とを有する物体検知装置における、物体検知方法が提供される。この物体検知方法は、受光部の応答時間が短いほど発光部を点灯させる点灯期間を短く設定するステップと、点灯期間と発光部を消灯させる消灯期間とが交互になり、かつ点灯期間中に発光部が点灯するように発光部を制御するステップと、点灯期間中に受光部から出力された信号に基づいて被検知物体を検知するステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る物体検知装置及び物体検知方法は、受光素子の応答時間に応じて、発光部が点灯する期間を適切に調節できるという効果を奏する。

本発明の一つの実施形態による物体検知装置を斜め上方から見た概略透過斜視図である。 物体検知装置の回路ブロック図である。 制御回路の機能ブロック図である。 受光部の感度と出力信号電圧の関係の一例を示す図である。 キャリブレーション処理における発光部の点灯期間と、制御回路による受光部からの出力信号の読み取りタイミングとの関係を示す図である。 感度テーブルの一例を示す図である。 キャリブレーション処理のフローチャートである。 （ａ）は、銀色の遊技球の波長ごとの反射スペクトルを表す図であり、（ｂ）は、金色の遊技球の波長ごとの反射スペクトルを表す図である。 検知処理の動作フローチャートである。 検知処理の動作フローチャートである。

以下、図を参照しつつ、本発明の一つの実施形態による物体検知装置について説明する。この物体検知装置は、発光部がパルス状に発光し、遊技球といった被検知物体により反射されたその光を受光部で検出することで、被検知物体を検知する。そしてこの物体検知装置は、発光部の点灯開始から、受光部からの出力信号値が発光部から発した光量に応じた値となるまでに要する時間を予め調べ、その時間が短いほど、発光部の１回当たりのパルス点灯期間を短くする。これにより、この物体検知装置は、受光部の感度が高いほど、発光部の発光周期を短縮することで、被検知物体が適切な位置にいる間に発光部が発光する回数を増やす。

なお、本実施形態では、被検知物体は、例えば、弾球遊技機などで使用される遊技球であり、球体形状を有するものとする。また被検知物体として、表面が金色にメッキ処理された遊技球と銀色にメッキ処理された遊技球が用いられ、本実施形態による物体検知装置は、検知した遊技球が金色か銀色かを判定する。なお、被検知物体はこのような遊技球に限定されるものではなく、発光部からの光を反射できるものであればよい。

図１は、本発明の一つの実施形態による物体検知装置を斜め上方から見た概略透過斜視図である。また図２は、図１に示された物体検知装置の回路ブロック図である。

物体検知装置１は、例えば、弾球遊技機、あるいは、球計数装置などで使用され、発光部３と、受光部４と、制御回路５と、記憶回路６とを有する。発光部３、受光部４、制御回路５及び記憶回路６は、それぞれ、筐体７内に収容された基板２上に配置されている。発光部３から発した光は、筐体７の一端に形成された口の字状の通過孔７ａ側に設けられた開口部７ｃから通過孔７ａへ照射される。そのため、通過孔７ａを被検知物体である遊技球が通過すると、その遊技球で発光部３からの光は反射され、その反射光が開口部７ｃから筐体７内に入射して受光部４に達する。そのため、物体検知装置１は、受光部４が検知した光の光量に基づいて通過孔７ａを通過する遊技球を検知できる。
なお、以下では、説明の便宜上、通過孔７ａが形成された側の端部を先端と呼び、先端と対向する側の端部を後端と呼ぶ。

基板２は、例えば、FR4といった、不透明な誘電体で板状に形成される。基板２は、筐体７の後端側に、通過孔７ａを被検知物体が通過する方向に対して略平行となるように収容される。そして基板２上に、発光部３、受光部４、制御回路５及び記憶回路６が配置される。
本実施形態では、少なくとも、発光部３及び受光部４は、先端側を向いた基板２の面上に配置される。なお、以下では、説明の便宜上、発光部３及び受光部４が配置される、先端側の基板２の面を、基板２の表面と呼び、反対側の面を基板２の裏面と呼ぶ。

さらに、基板２の後端側、すなわち、通過孔７ａから遠い側の基板２には、物体検知装置１を他の回路（図示せず）と接続するためのケーブルを接続するための接続コネクタ（図示せず）が設けられる。

発光部３は、被検知物体を照明するための照明光を制御回路５からの制御信号に従って発する。そのために、発光部３は、例えば、照明光として、所定の波長を持つ光を発する発光素子と、発光素子ごとに設けられる、制御回路５からの制御信号に従って発光素子に電力供給する駆動回路とを有し、筐体７の先端側の中心と後端側の中心とを結ぶ中心線１００よりも基板２の一方の側において基板２の表面に配置される。

本実施形態では、遊技球の色を識別できるようにするために、発光部３は、発光素子として、発光する光の波長が異なる複数の発光ダイオード(LED)、例えば、略680nmの波長の赤色光を発する赤色LEDと、略430nmの波長の青色光を発する青色LEDとを有する。なお、発光部３は、発光スペクトルが可視光域内の複数の波長にわたる一つの発光素子、例えば、白色LEDを有していてもよい。さらに、各発光素子の発光面が、基板２の表面に対して略平行となり、かつ、開口部７ｃを介して通過孔７ａと対向するように、各発光素子は配置される。さらに、各発光素子の発光面と開口部７ｃとの間に、発光素子から発した光を平行光または収束光とするための凸レンズ３ａが配置される。したがって、発光部３から発した光の大部分は、筐体７の先端側に向かい、筐体７の通過孔７ａと発光部３及び受光部４の間の側壁７ｂに形成された開口部７ｃから通過孔７ａへ出射する。

受光部４は、発光部３から発して、被検知物体で反射された照明光を受光するように配置される。そして受光部４は、検知する色の数に応じた複数の受光素子を有する。各受光素子の受光面には、検知対象となる色の光を透過し、他の色の光を遮光するカラーフィルタが設けられる。本実施形態では、発光部３が赤色LEDと青色LEDとを有するので、受光部４は、受光面に赤色LEDからの赤色光を透過するフィルタが設けられた受光素子と、青色LEDからの青色光を透過するフィルタが設けられた受光素子とを有する。なお、受光素子は、例えば、フォトダイオードあるいはフォトトランジスタとすることができる。受光部４は、中心線１００に対して発光部３が設けられた側とは反対側において基板２の表面に配置される。さらに、受光部４の各受光素子の受光面が、基板２の表面に対して略平行となり、かつ、開口部７ｃを介して通過孔７ａと対向するように、各受光素子は配置される。さらに、各受光素子の受光面と開口部７ｃとの間に、開口部７ｃを通って入射する光を収束するための凸レンズ４ａが配置される。

受光部４の各受光素子は、検知した光の光量に応じた電圧を持つ信号を出力する。各受光素子から出力された信号は、例えば、アナログ／デジタル変換器（図示せず）により、その出力信号の電圧に応じた値を持つデジタル信号に変換された後、制御回路５に入力される。

制御回路５は、例えば、プロセッサ及びその周辺回路を有し、発光部３をパルス変調方式により制御して、発光部３を一定周期で間欠的に点灯させる。また制御回路５は、受光部４からの信号に基づいて、遊技球を検知したか否かを判定する。そして制御回路５は、遊技球を検知すると、そのことを表す信号を接続コネクタに接続されたコネクタ（図示せず）を介して上位制御装置などの外部の機器へ出力する。また、制御回路５は、遊技球を検知すると、その遊技球の色を識別し、その色を表す信号を接続コネクタに接続されたコネクタを介して外部の機器へ出力する。なお、制御回路５による処理の詳細については後述する。

記憶回路６は、例えば、不揮発性の読み書き可能なメモリ回路と、揮発性の読み書き可能なメモリ回路とを有し、制御回路５からアクセス可能となっている。そして記憶回路６は、例えば、発光部３の１回当たりの点灯期間を決めるために参照される感度テーブルなど、発光部３の制御に利用されるデータと、遊技球の検知または色の識別に利用されるデータとを記憶し、制御回路５からの要求に応じて、それらのデータを制御回路５へ出力する。

筐体７は、発光部３から発する光及び環境光に対して不透明な材質、例えば、樹脂により形成される。そして筐体７は、基板２を通過孔７ａよりも後端側に収容する。そのために、筐体７は、基板２の外周を覆うように形成される。そのため、受光部４の周囲は筐体７で覆われているので、環境光が直接受光部４に入射することが抑制される。

また上記のように、筐体７の先端側には、表面から裏面へ貫通するように、遊技球が通過する通過部の一例である、口の字状の通過孔７ａが形成される。そして通過孔７ａの周囲の側壁のうち、発光部３及び受光部４と面する側壁７ｂには、発光部３の発光素子の発光面及び受光部４の受光素子の受光面に面する位置に開口部７ｃが形成されている。これにより、発光部３から出射した光が開口部７ｃを通って通過孔７ａ内に達すること、及び、その光が遊技球で反射され、開口部７ｃを通って受光部４に達することが可能となっている。

なお、遊技球が通過する部分の形状は、口の字状の開口形状でなくてもよく、遊技球が物体検知装置１の近傍を通過する際に、発光部３からの光を反射して受光部４にその光が達するように遊技球を導ける形状であればよい。例えば、通過孔７ａは、円筒型の開口形状を有していてもよい。

さらに、通過孔７ａを挟んで、開口部７ｃと対向する位置に、受光部４の感度調査のために利用される反射板８が取り付けられる。反射板８は、例えば、アルミニウムなどの金属、あるいは、白色のビニールテープなどで形成される。反射板８は、遊技球が通過孔７ａを通っていない間、発光部３から発し、開口部７ｃを通って通過孔７ａに出射した光を反射して、その反射光が開口部７ｃを通って受光部４に達することを可能とする。
なお、反射板８は、取り外し可能であってもよい。

さらに、筐体７の内部に、中心線１００に沿って、通過孔７ａから後端側へ向けて、筐体７の上面から下面までに及ぶ遮光壁７ｅが形成される。この遮光壁７ｅは、発光部３の各発光素子の発光面及び受光部４の各受光素子の受光面よりも後端の近くにまで延伸される。したがって、遮光壁７ｅにより、発光部３から発して基板２と筐体７に挟まれた空間を通る迷光が直接受光部４の各受光素子の受光面に入射することが防止される。

以下、制御回路５により実行される処理について説明する。

図３は、制御回路５の機能ブロック図である。制御回路５は、点灯期間設定部５１と、輝度オフセット設定部５２と、光源制御部５３と、検知判定部５４と、色識別部５５とを有する。制御回路５が有するこれらの各部は、例えば、制御回路５が有するプロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールである。あるいは、制御回路５が有するこれらの各部は、ファームウェアとして物体検知装置１に実装されてもよい。

また、制御回路５が有するこれらの各部のうち、点灯期間設定部５１及び輝度オフセット設定部５２は、例えば、電源投入時あるいは工場出荷時などに実行されるキャリブレーション処理で使用される。一方、光源制御部５３、検知判定部５４及び色識別部５５は、遊技球を検知し、かつ、遊技球の色を識別するために検知処理で利用される。そこで以下では、処理ごとに、制御回路５が有するこれらの各部について説明する。

（キャリブレーション処理）
まず、キャリブレーション処理に関連する各部について説明する。
点灯期間設定部５１は、発光部３の１回当たりの点灯期間を、受光部４の感度、すなわち、受光光量に応じた信号を出力するまでの受光部４の各受光素子の応答時間に応じて設定する。
図４は、受光部が有する受光素子の感度と出力信号電圧の関係の一例を示す図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。そしてグラフ４０１は、相対的に感度が高い受光素子についての受光開始からの経過時間と出力電圧の関係を表し、一方、グラフ４０２は、相対的に感度が低い受光素子についての受光開始からの経過時間と出力電圧の関係を表す。図４において、時刻t0において、受光素子が受光を開始したとする。そして閾値Vthは、被検知物体を検知したと判断される出力信号電圧の下限値である。
グラフ４０１及びグラフ４０２に示されるように、受光素子の感度が高いほど、受光素子が受光を開始してから出力信号電圧が閾値Vthに達するまでの時間が短い。したがって、受光素子の感度が高いほど、受光素子が光を検知しているか否かの判断を開始するタイミングを早めることができる。そして出力信号電圧が閾値Vthに達してから、制御回路５が受光素子による光の検知の有無の判断を行うのに必要な期間は、受光素子の感度によらず、一定とすることができる。そこで、点灯期間設定部５１は、受光部４が有する受光素子の感度が高いほど、すなわち、受光光量に応じた信号を出力するまでの各受光素子の応答時間が短いほど、発光部３の１回のパルス発光当たりの点灯期間を短くする。

本実施形態では、点灯期間設定部５１は、発光部３の１回の点灯期間中に受光部４からの出力信号を制御回路５が読み出す回数を、点灯期間を表す指標として、受光部４の感度に応じて設定する。そのために、遊技球が通過孔７ａに無い状態で、制御回路５は、発光部３を１パルス分点灯させる。そして、反射板８により反射されたその光を受光部４にて検知する。その際、制御回路５は、受光部４からの出力信号を所定の周期（例えば、100μsec）で読み込む。そして点灯期間設定部５１は、発光部３の発光開始から、受光部４からの出力信号電圧が所定の閾値に達するまでのオフセット時間に相当する読み込み回数を調べる。なお、所定の閾値は、例えば、発光部３から発した光が反射板８で反射されて受光部４に達したときの光量に相当する値とすることができる。点灯期間設定部５１は、受光部４が複数の受光素子を有する場合、受光素子ごとにその読み込み回数を調べる。

点灯期間設定部５１は、感度テーブルを参照して、受光素子ごとに、読み込み回数に応じた受光チェック回数を決定する。受光チェック回数は、発光部３の１回の点灯期間中に、制御回路５が受光部４からの出力信号を読み込む回数である。すなわち、受光チェック回数が長いほど、発光部３の１回当たりの点灯期間が長くなる。したがって、検知処理の実行中においては、発光部３の発光開始から、受光チェック回数に相当する点灯期間が経過した時点で、発光部３は消灯される。

図５は、キャリブレーション処理における発光部３の点灯期間と、制御回路５による受光部４からの出力信号の読み取りタイミングとの関係を示す図である。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は発光部３の点灯・消灯を表す。そしてグラフ５００は、時刻ごとの発光部３の点灯・消灯を表す。また複数の矢印５０１は、それぞれ、制御回路５による、受光部４からの出力電圧の読み取りタイミングを表す。図５に示されるように、本実施形態では、制御回路５は、キャリブレーション処理における発光部３の１回の点灯に際し、受光部４から一定周期(制御回路５の８クロック、略100μsec)ごとに16回出力信号を読み取る。

図６は、感度テーブルの一例を示す図である。図６に示された感度テーブル６００において、左側の列の各欄には、受光部４からの出力信号電圧が所定の閾値以上となるまでの読み込み回数が示される。一方、右側の列の各欄には、その左側の欄に示された読み込み回数に対応する受光チェック回数が示される。

例えば、発光部３の赤色LEDからの光の検知用の受光素子について、出力信号電圧が所定の閾値以上となるまでの読み込み回数が４回である場合、その受光素子についての受光チェック回数は６回(すなわち、略600μsecに相当する期間)に設定される。また、例えば、発光部３の青色LEDからの光の検知用の受光素子について、出力信号電圧が所定の閾値以上となるまでの読み込み回数が７回である場合、その受光素子についての受光チェック回数は１２回(すなわち、略1200μsecに相当する期間)に設定される。このように、発光部が点灯してからオフセット時間を経過した後に所定間隔で複数回受光部が信号を出力するのに要する時間をオフセット時間に加えた期間が点灯期間となるように、受光チェック回数が設定される。

点灯期間設定部５１は、感度テーブルを参照して決定した受光チェック回数を、記憶回路６に記憶する。なお、受光部４が複数の受光素子を有する場合、点灯期間設定部５１は、受光素子ごとに、その受光素子の受光チェック回数を記憶回路６に記憶する。

輝度オフセット設定部５２は、輝度オフセット値を設定する。この輝度オフセット値は、発光部３からの光が被検知物体である遊技球以外の物体、特に反射板８で反射されて受光部４に達することにより受光部４が検知した光量に相当する、受光部４の出力電圧を表す。
本実施形態では、輝度オフセット設定部５２は、キャリブレーション処理の実行中において、発光部３が点灯している間における、受光部４の出力信号電圧の最大値に相当する信号値を輝度オフセット値とする。なお、受光部４が複数の受光素子を有している場合、輝度オフセット設定部５２は、受光素子ごとに、輝度オフセット値を設定する。そして輝度オフセット設定部５２は、輝度オフセット値を記憶回路６に記憶する。

図７は、キャリブレーション処理のフローチャートである。上述したように、キャリブレーション処理は、例えば、工場出荷時、あるいは、電源投入時に実行される。また、キャリブレーション処理は、筐体７の通過孔７ａに遊技球が存在しない状態で実行される。制御回路５は、例えば、キャリブレーション処理の実行中に、１回だけ発光部３を点灯させて、下記の各ステップの処理を実行する。

点灯期間設定部５１は、受光部４が有する受光素子ごとに、制御回路５が発光部３を点灯させてから出力信号電圧が所定の閾値以上となるまでのオフセット時間Tb、Trを求める（ステップＳ１０１）。なお、Tbは、青色LEDからの光の検知用の受光素子についてのオフセット時間であり、Trは、赤色LEDからの光の検知用の受光素子についてのオフセット時間である。なお、オフセット時間Tb、Trは、上記のように、制御回路５による、各受光素子からの出力信号の読み込み回数で表される。

点灯期間設定部５１は、記憶回路６に記憶されている感度テーブルを参照して、受光素子ごとに、オフセット時間に対応する受光チェック回数Cb、Crを決定する（ステップＳ１０２）。なお、Cbは、青色LEDからの光の検知用の受光素子についての受光チェック回数であり、Crは、赤色LEDからの光の検知用の受光素子についての受光チェック回数である。そして点灯期間設定部５１は、各受光素子の受光チェック回数Cb、Crを記憶回路６に記憶する。

また、輝度オフセット設定部５２は、受光素子ごとに、発光部３の点灯中における出力電圧の最大値を輝度オフセット値Boffset、Roffsetとする（ステップＳ１０３）。なお、Boffsetは、青色LEDからの光の検知用の受光素子についての輝度オフセット値であり、Roffsetは、赤色LEDからの光の検知用の受光素子についての輝度オフセット値である。そして輝度オフセット設定部５２は、輝度オフセット値Boffset、Roffsetを記憶回路６に記憶する。その後、制御回路５は、キャリブレーション処理を終了する。

（検知処理）
次に、検知処理に関連する各部について説明する。
光源制御部５３は、検知処理の実行中、発光部３が有する各発光素子をパルス変調方式で駆動することにより、発光部３が点灯する点灯期間と発光部３が消灯する消灯期間とが交互になるように発光部３を制御する。本実施形態では、光源制御部５３は、被検知物体である遊技球が通過孔７ａを通過する間に、点灯期間と消灯期間とが複数回繰り返されるように、点灯期間と消灯期間を設定する。

例えば、光源制御部５３は、キャリブレーション処理で決定された、各発光素子に対応する受光部４の受光素子の受光チェック回数を参照し、最も大きい受光チェック回数を特定する。そして光源制御部５３は、最大の受光チェック回数に応じた期間、すなわち、各受光素子の応答時間のうちの最も長い応答時間に対応する期間を、各発光素子に共通する点灯期間とする。一方、光源制御部５３は、消灯期間を、各発光素子の受光チェック回数によらず、一定（例えば、1msec〜2msec）とする。したがって、各受光素子の感度が高いほど、すなわち、受光光量に応じた信号を出力するまでの各受光素子の応答時間が短いほど、点灯期間と消灯期間の和である発光部３の発光周期は短縮される。その結果として、光源制御部５３は、遊技球が発光部３からの光を受光部４へ向けて反射する位置にいる間に、発光部３を点灯させる回数を増やすことができる。

検知判定部５４は、検知部の一例であり、受光部４が有する受光素子からの出力信号に基づいて、通過孔７ａを通過する遊技球を検知する。本実施形態では、検知判定部５４は、発光部３の１回の点灯期間中に、受光部４の各受光素子から出力信号を得る度に、その出力信号から輝度オフセット値を減じることで輝度補正値を算出する。そして検知判定部５４は、何れかの受光素子についての輝度補正値が所定の輝度閾値以上となる回数がその受光素子についての受光チェック回数に達すると、その点灯期間において発光部３からの光が受光部４に達した回数を表す連続検知カウンタを１インクリメントする。なお、何れの色の遊技球であっても十分な反射率を有する波長の光を発する発光素子に対応する受光素子からの出力信号が、輝度閾値との比較に用いられることが好ましい。上述したように、本実施形態では、被検知対象物体には、金色の遊技球と銀色の遊技球が含まれる。そして後述するように、金色の遊技球の場合、発光部３が有する発光素子の一つである青色LEDからの青色光に対する反射率が低い。したがって、青色LEDからの光が金色の遊技球で反射されて受光部４に達しても、青色LEDに対応する受光素子からの出力信号電圧は低い。一方、金色の遊技球及び銀色の遊技球の何れも、発光部３が有する発光素子の他の一つである赤色LEDからの赤色光に対する反射率が高い。そこで本実施形態では、赤色LEDに対応する受光素子からの出力信号が、輝度閾値との比較に用いられる。

検知判定部５４は、所定回数の点灯期間について連続して、輝度補正値が所定の輝度閾値以上となる回数がその受光素子についての受光チェック回数に達すると、すなわち、連続検知カウンタの値が所定回数に達すると、通過孔７ａを通過する遊技球を検知したと判定する。なお、所定回数は、遊技球が通過孔７ａを通過するのに要する時間よりも、その所定回数に発光部３の発光周期を乗じた期間が短くなるように設定される。例えば、所定回数は、３に設定される。一方、連続検知カウンタの値が所定回数に達する前に、輝度補正値が所定の輝度閾値以上となる回数がその受光素子についての受光チェック回数に達しない点灯期間があると、検知判定部５４は、連続検知カウンタ値を0にリセットし、その時点では通過孔７ａを通過する遊技球は無いと判定する。

色識別部５５は、検知判定部５４が、通過孔７ａを通過する遊技球を検知したと判定した場合、受光部４の各受光素子からの出力信号に基づいて、遊技球の色を識別する。

図８（ａ）は、銀色の遊技球の波長ごとの反射スペクトルを表す図であり、図８（ｂ）は、金色の遊技球の波長ごとの反射スペクトルを表す図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、横軸は波長を表し、縦軸は受光素子が受光した光の強度を表す。そして複数のグラフ８０１は、銀色の遊技球について、白色光源と遊技球の相対的な位置関係ごとに求めた反射スペクトルを表す。一方、複数のグラフ８０２は、金色の遊技球について、白色光源と遊技球の相対的な位置関係ごとに求めた反射スペクトルを表す。
図８（ａ）に示されるように、銀色の遊技球では、赤色に相当する、略680nmの波長についてだけでなく、青色に相当する、略430nmの波長についても、ある程度大きさの反射スペクトルが得られる。一方、図８（ｂ）に示されるように、金色の遊技球では、赤色に相当する、略680nmの波長については、ある程度の大きさの反射スペクトルが得られるものの、青色に相当する、略430nmの波長については、反射スペクトルは非常に小さい。

そこで、色識別部５５は、発光部３が有する青色LEDに対応する、受光部４の受光素子についての輝度補正値に対する、発光部３が有する赤色LEDに対応する、受光部４の受光素子についての輝度補正値の比を求める。そして色識別部５５は、その比が所定の色比率閾値Svよりも小さい場合、遊技球の色は銀色であると判定する。一方、色識別部５５は、その比が色比率閾値Sv以上である場合、遊技球の色は金色であると判定する。なお、色比率閾値Svは、例えば、2〜10に設定される。

図９及び図１０は、検知処理の動作フローチャートである。
光源制御部５３は、記憶回路６に記憶された、各受光素子の受光チェック回数Cb,Crのうちの最大値に相当する期間を、発光部３が有する各発光素子の１回当たりの点灯期間Tmaxに設定する（ステップＳ２０１）。さらに、検知判定部５４は、ループカウンタRoop及び連続検知カウンタMainCntを０に初期化する。そして光源制御部５３は、タイマカウンタTnowを０に初期化する（ステップＳ２０２）。また、検知判定部５４は、赤色LEDに対応する受光素子についての受光カウンタRcntを０に初期化する（ステップＳ２０３）。

光源制御部５３は、発光部３の各発光素子を点灯させる（ステップＳ２０４）。そして光源制御部５３は、所定のクロック周期（例えば、100μsec）が経過するとタイマカウンタTnowを１インクリメントする（ステップＳ２０５）。

検知判定部５４は、各受光素子から出力信号Bdata及びRdataを取得し、その出力信号Bdata及びRdataからそれぞれ輝度オフセット値Boffset、Roffsetを減じて輝度補正値Bin及びRinを得る（ステップＳ２０６）。なお、Bdata及びBinは、青色LEDに対応する受光素子から得られた信号であり、Rdata及びRinは、赤色LEDに対応する受光素子から得られた信号である。
検知判定部５４は、輝度補正値Rinが輝度閾値Rthよりも高いか否か判定する（ステップＳ２０７）。輝度補正値Rinが輝度閾値Rthよりも高い場合（ステップＳ２０７−Ｙｅｓ）、検知判定部５４は、受光カウンタRcntを１インクリメントする（ステップＳ２０８）。なお、輝度閾値Rthは、例えば、通過孔７ａに遊技球を置いた状態で発光部３からの光を遊技球で反射させて受光部４で受光したときの受光部４の出力信号値に基づいて、予め設定される。

ステップＳ２０８の後、あるいは、ステップＳ２０７にて輝度補正値Rinが輝度閾値Rth以下である場合（ステップＳ２０７−Ｎｏ）、検知判定部５４は、輝度補正値Bin及びRinを、それぞれ、輝度最大値Bmax、Rmaxと比較する。そして検知判定部５４は、輝度補正値Binが輝度最大値Bmaxよりも大きい場合、輝度最大値Bmaxを輝度補正値Binに更新する。同様に、検知判定部５４は、輝度補正値Rinが輝度最大値Rmaxよりも大きい場合、輝度最大値Rmaxを輝度補正値Rinに更新する（ステップＳ２０９）。

光源制御部５３は、タイマカウンタTnowが点灯期間Tmaxに達したか否か判定する（ステップＳ２１０）。タイマカウンタTnowが点灯期間Tmaxに達していなければ（ステップＳ２１０−Ｎｏ）、制御回路５は、ステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。
一方、タイマカウンタTnowが点灯期間Tmaxに達した場合（ステップＳ２１０−Ｙｅｓ）、検知判定部５４は、受光カウンタRcntが、受光チェック回数Crの1/2以上となったか否か判定する（ステップＳ２１１）。受光カウンタRcntが、受光チェック回数Crの1/2以上である場合（ステップＳ２１１−Ｙｅｓ）、検知判定部５４は、連続検知カウンタMainCntを１インクリメントする（ステップＳ２１２）。

ステップＳ２１２の後、あるいは、ステップＳ２１１にて受光カウンタRcntが、受光チェック回数Crの1/2未満である場合（ステップＳ２１１−Ｎｏ）、光源制御部５３は、発光部３の各発光素子を消灯する（ステップＳ２１３）。そして光源制御部５３は、所定の消灯期間が経過するまで待機する（ステップＳ２１４）。また、検知判定部５４は、ループカウンタRoopが３に達したか否か判定する（ステップＳ２１５）。ループカウンタRoopが３未満である場合（ステップＳ２１５−Ｎｏ）、検知判定部５４は、ループカウンタRoopを１インクリメントする（ステップＳ２１６）。その後、制御回路５は、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。

一方、ループカウンタRoopが３に達した場合（ステップＳ２１５−Ｙｅｓ）、図１０に示されるように、検知判定部５４は、連続検知カウンタMainCntが３に達したか否か判定する（ステップＳ２１７）。

連続検知カウンタMainCntが３未満である場合（ステップＳ２１７−Ｎｏ）、検知判定部５４は、このループでは遊技球を検知しない（ステップＳ２１８）。そして制御回路５は、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。
一方、連続検知カウンタMainCntが３以上である場合（ステップＳ２１７−Ｙｅｓ）、検知判定部５４は、通過孔７ａを通過する遊技球を検知する。そして検知判定部５４は、遊技球を検知したことを表す信号を出力する（ステップＳ２１９）。

その後、色識別部５５は、青色の輝度補正値の最大値Bmaxに対する赤色の輝度補正値の最大値Rmaxの比(Rmax/Bmax)を算出し、その比(Rmax/Bmax)が色比率閾値Svよりも小さいか否か判定する（ステップＳ２２０）。その比(Rmax/Bmax)が色比率閾値Svよりも小さい場合（ステップＳ２２０−Ｙｅｓ）、色識別部５５は、遊技球の色は銀色であると判定する。そして色識別部５５は、遊技球の色が銀色であることを示す信号を出力する（ステップＳ２２１）。

一方、その比(Rmax/Bmax)が色比率閾値Sv以上である場合（ステップＳ２２０−Ｎｏ）、色識別部５５は、遊技球の色は金色であると判定する。そして色識別部５５は、遊技球の色が金色であることを示す信号を出力する（ステップＳ２２２）。
ステップＳ２２１またはＳ２２２の後、制御回路５は、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。なお、ステップＳ２１１において、検知判定部５４は、受光カウンタRcntを１〜受光チェック回数Crからオフセット時間に相当する出力信号の読み込み回数を減じた値の範囲内の何れかの値に設定される回数閾値と比較してもよい。そして受光カウンタRcntがその回数閾値以上となる場合、検知判定部５４は、ステップＳ２１２の処理を実行してもよい。

以上に説明してきたように、この物体検知装置では、エネルギー消費及び発光部の発熱を抑制するために、発光部の各発光素子を周期的に点灯させて、その発光素子からの光を受光部の対応する受光素子で検知することで、被検知物体を検知する。そしてこの物体検知装置は、受光素子の応答時間が短いほど、発光部の各発光素子の１回当たりの点灯期間を短くする。そのため、この物体検知装置は、受光素子の応答時間が短いほど、被検知物体が発光部からの光を受光部へ向けて反射する位置にいる間の発光素子の点灯回数を増やすことができる。したがって、この物体検知装置は、受光素子の応答時間が短いほど、より確実に被検知物体を検知することができる。

なお、物体検知装置が、被検知物体の色を識別する必要が無い場合には、色識別部の処理は省略される。またこの場合、発光部は、一つの発光素子のみを有していてもよい。同様に、受光部は、一つの受光素子のみを有していてもよい。

また、各受光素子の応答時間が予め調べられる場合、記憶回路に、各受光素子の受光チェック回数が予め記憶されてもよい。この場合には、点灯期間設定部は省略されてもよい。

さらにまた、制御回路の各部の処理は、物体検知装置とは別個に設けられたコンピュータあるいは上位の制御装置で実行されてもよい。この場合には、物体検知装置は、受光部の各受光素子からの出力信号をそのコンピュータまたは上位の制御装置へ出力すればよい。また発光部の点灯または消灯を制御する制御信号は、そのコンピュータまたは上位の制御装置から物体検知装置へ入力される。

このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ 物体検知装置
２ 基板
３ 発光部
４ 受光部
５ 制御回路
６ 記憶回路
７ 筐体
７ａ 通過孔
７ｂ 側壁
７ｃ 開口部
５１ 点灯期間設定部
５２ 輝度オフセット設定部
５３ 光源制御部
５４ 検知判定部
５５ 色識別部

Claims (5)

1. 照明光を発する発光部と、
   被検知物体で反射された前記照明光を受光するように配置され、受光した光量に応じた信号を出力する受光部と、
   前記受光部の応答時間が短いほど前記発光部を点灯させる点灯期間を短く設定する点灯期間設定部と、
   前記点灯期間設定部により設定された前記点灯期間と前記発光部を消灯させる消灯期間とが交互になり、かつ前記点灯期間中に前記発光部が点灯するように前記発光部を制御する光源制御部と、
   前記点灯期間中に前記受光部から出力された前記信号に基づいて前記被検知物体を検知する検知部と、
   を有する物体検知装置。
2. 前記点灯期間設定部は、前記発光部からの光を前記受光部へ向けて反射する位置に前記被検知物体が存在しないときに、前記発光部が点灯してから前記受光部から出力される前記信号の電圧が所定値に達するまでのオフセット時間を測定し、前記オフセット時間が短いほど前記点灯期間が短くなるように前記点灯期間を設定する、請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記点灯期間設定部は、前記発光部が点灯してから前記オフセット時間を経過した後に所定間隔で複数回前記受光部が前記信号を出力するのに要する時間を前記オフセット時間に加えた期間を前記点灯期間とする、請求項２に記載の物体検知装置。
4. 前記照明光は、互いに異なる少なくとも二つの波長の成分を有し、前記受光部は、少なくとも二つの波長のそれぞれに対応する受光素子を有し、かつ、前記受光素子ごとに受光した光量に応じた信号を出力し、
   前記点灯期間設定部は、前記少なくとも二つの波長のそれぞれについて前記点灯期間を設定し、
   前記光源制御部は、前記受光素子のうちの最も応答時間が長い受光素子に対応する波長について設定された前記点灯期間を、前記少なくとも二つの波長のそれぞれについての前記点灯期間とする、請求項１または２に記載の物体検知装置。
5. 照明光を発する発光部と、被検知物体で反射された前記照明光を受光するように配置され、受光した光量に応じた信号を出力する受光部とを有する物体検知装置における、物体検知方法であって、
   前記受光部の応答時間が短いほど前記発光部を点灯させる点灯期間を短く設定するステップと、
   前記点灯期間と前記発光部を消灯させる消灯期間とが交互になり、かつ前記点灯期間中に前記発光部が点灯するように前記発光部を制御するステップと、
   前記点灯期間中に前記受光部から出力された前記信号に基づいて前記被検知物体を検知するステップと、
   を含む物体検知方法。

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