JP2632448B2

JP2632448B2 - 媒体検知装置

Info

Publication number: JP2632448B2
Application number: JP14085891A
Authority: JP
Inventors: 秀人小池
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH04340492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送路上の媒体の有無
を、受光素子の光電流の変化により検知する媒体検知装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば金融機関に設けられた自動取引装
置は、キャッシュカードや通帳の挿入を検知し、各種の
取引を実行する。また、伝票等の帳票を取り扱う装置に
おいても、搬送路上でこれらの媒体の有無や通過を検知
するための装置が設けられている。複写装置等において
も、やはり複写用紙の有無や通過を検知するための媒体
検知装置が設けられている。

【０００３】図２に、このような従来の媒体検知装置概
略を示すブロック図を図示した。図の装置は、発光素子
ドライブ回路１１に駆動されて発光する発光素子１２
と、受光トランジスタ１４及びその出力を処理する可変
負荷抵抗１３、電圧読取回路１５、負荷抵抗調整手段１
６、記憶部１７及び制御部１８を備えている。この装置
は、発光素子１２の光を受光トランジスタ１４が受け
て、その出力を制御部１８が監視する一方、発光素子１
２と受光トランジスタ１４の間を媒体が通過した時にそ
の光が遮られ、受光トランジスタ１４の出力が変化する
ことによって、媒体の有無を検知する構成とされてい
る。発光素子ドライブ回路１１は、発光素子１２に対し
発光のための電力を供給する電源回路から成る。発光素
子１２は例えば発光ダイオード等から構成される。

【０００４】可変負荷抵抗１３は、受光トランジスタ１
４の出力回路に挿入され、受光トランジスタ１４の出力
電流を電圧変換する抵抗器から成り、電子的スイッチに
よりその抵抗値が変化する構成のものである。電圧読取
回路１５は、受光トランジスタ１４の出力電圧を読み取
り、その値を制御部１８に向け出力するＡ／Ｄ変換回路
等から成る回路である。制御部１８は例えばマイクロプ
ロセッサ等から成り、この装置の動作を制御するための
ものである。負荷抵抗調整手段１６は、制御部１８によ
り設定された値に、可変負荷抵抗１３の抵抗値を調整す
る回路から成り、具体的には可変負荷抵抗１３に設けら
れた図示しない複数の抵抗器の何れかを、受光トランジ
スタ１４の出力に接続するようスイッチを制御する回路
から成る。記憶部１７は、制御部１８が設定した負荷抵
抗値やその他の演算用データを記憶しておく記憶素子か
ら成り、これは装置の電源を遮断してもその内容が消え
ることのないよう、バッテリ等でバックアップされた記
憶素子から構成される。

【０００５】図３に一般の受光トランジスタの出力特性
説明図を示す。図の横軸はコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
ceで、縦軸はコレクタ電流Ｉc を示している。図におい
て、特性曲線ａは、媒体が無い場合の受光トランジスタ
１４の出力特性を示す。また、特性曲線ｂは媒体が有る
場合の出力特性を示す。そして、直線ｃは電源電圧がＶ
ccの場合の負荷抵抗調整完了時の負荷直線、直線ｄは負
荷抵抗値が比較的小さい場合の負荷直線、直線ｅは負荷
抵抗が比較的大きい場合の負荷直線を示す。また、点ｏ
は直線ｃの動作条件における媒体が無い場合の動作点、
点ｐは直線ｃの動作条件における媒体が有る場合の動作
点である。また点ｑは直線ｄの動作条件における媒体が
無い場合の動作点、点ｒは直線ｄの動作条件における媒
体が有る場合の動作点である。また点ｓは直線ｅの動作
条件における媒体が無い場合の動作点、点ｔは直線ｅの
動作条件における媒体が有る場合の動作点である。

【０００６】なおＶccは受光トランジスタのバイアス電
圧。Ｖoff は負荷抵抗調整が完了し、且つ媒体の無い場
合のコレクタ−エミッタ間電圧である。この電圧は受光
トランジスタ１４の飽和領域と不飽和領域との境界点の
電圧となる。またＶonは負荷抵抗調整完了時でかつ媒体
が有る場合のコレクタ−エミッタ間電圧である。またＶ
o −p は直線ｃにおける媒体無しの場合と媒体有りの場
合との電位差、Ｖq −r は直線ｄにおける媒体無しの場
合と媒体有りの場合との電位差、Ｖs −t は直線ｅにお
ける媒体無しの場合と媒体有りの場合の電位差、Ｖs は
Ｖoff に定数を加算した電圧値であって、媒体の有無を
判定するための閾値である。

【０００７】上記のような特性を示す受光トランジスタ
を用いて、媒体の有無を効果的に検知するには、媒体無
しの場合の特性曲線ａにおける受光トランジスタの動作
点が、飽和領域と不飽和領域との境界点、即ち、図３中
の点ｏと成るように負荷抵抗を調整すればよい。即ち、
媒体無しの場合の受光トランジスタ１４の動作点が点ｏ
にある場合には、媒体無しの時と媒体有りの時のコレク
タ−エミッタ間電圧の電位差はＶo −p となる。一方、
負荷抵抗が比較的小さい場合、直線ｄに示すように、受
光トランジスタ１４の動作点が飽和領域上の点ｑにな
る。この場合、媒体の有る場合と無い場合とのコレクタ
−エミッタ間電圧の電位差はＶq −r となる。また、負
荷抵抗が比較的大きい場合には、受光トランジスタ１４
の動作点が不飽和領域上の点ｓに移る。この場合、媒体
が有る場合と無い場合のコレクタ−エミッタ間電圧の電
位差はＶs −t となる。上記Ｖq −r とＶo −p とＶs
−t を比較すると、Ｖo −p が最も大きい。従って、媒
体無しの場合の受光トランジスタ１４の動作点を点ｏに
すれば、媒体の有無を最も高感度で検知することができ
る。

【０００８】ここで、図２に示す従来の媒体検知装置の
動作を説明する。まず発光素子１２が発光すると、受光
トランジスタ１４がその光を受け、所定の出力電流を得
る。この出力電流は可変負荷抵抗１３によって電圧変換
される。電圧読取回路１５は、この電圧Ｖceを読み取
る。そしてその出力は制御部１８に送り込まれる。制御
部１８がマイクロプロセッサー等で構成される場合、電
圧読取回路１５は、受光トランジスタ１４の出力をデジ
タル値に変換して出力する回路となる。制御部１８は媒
体なしの状態でこのような電圧を読み取り、記憶部１７
に予め記憶されたＶoff と比較する。そして、読み取ら
れたＶceがＶoff より大きかった場合、即ち図３の点ｑ
の側に受光トランジスタ１４の動作点が有ったような場
合には、負荷抵抗調整手段１６に設定された値に適当な
抵抗値を加算し、負荷抵抗調整手段１６に対し可変負荷
抵抗１３の再設定を指示する。

【０００９】負荷抵抗調整手段１６は、これによって可
変負荷抵抗１３の負荷抵抗切り換え信号を生成し、可変
負荷抵抗１３のスイッチを作動させて抵抗値を調整す
る。以上の調整動作を、電圧読取回路１５で読み取った
ＶceがＶoff と等しくなるまで繰返し、受光トランジス
タ１４の動作点が点ｏとなるようにする。一方、制御部
１８は、電圧読取回路１５で読み取ったＶceがＶoff よ
り小さかった場合、即ち動作点が点ｓの側にあるような
場合には、前回とは反対に負荷抵抗の値を適当量、低く
するよう負荷抵抗調整手段１６に指示する。これに従っ
て負荷抵抗調整手段１６は負荷抵抗切り換え信号を生成
し、可変負荷抵抗１３の値を調整する。このようにし
て、先に説明したと同様に受光トランジスタ１４の動作
点が点ｏになるように調整される。

【００１０】上記調整の完了後、その負荷抵抗値は記憶
部１７に記憶される。そして、実際に装置が媒体検知動
作を行う場合には、制御部１８は記憶部１７に格納され
た負荷抵抗値を設定するよう負荷抵抗調整手段１６に指
示する。これによって、可変負荷抵抗１３が最適値に設
定される。この時の負荷直線は、図３に示す直線ｃとな
り、媒体が無い場合の動作点はｏ、媒体有りの場合の動
作点は点ｐとなる。従って、媒体が有る場合の出力電圧
はＶon、媒体が無い場合の出力電圧はＶoff となり、こ
れが電圧読取回路１５により検出される。制御部１８は
この出力電圧を閾値Ｖs と比較し、出力電圧がＶonの場
合媒体有り、出力電圧がＶoff の場合媒体無しと判定す
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な受光トランジスタの特性は、そのばらつきや汚損によ
り比較的大きく変化する。図４に一般の受光トランジス
タの特性変動説明図を示す。図のグラフも、図３と同様
横軸にコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceを取り、縦軸にコ
レクタ電流Ｉc を取ったものである。ここで、標準的な
特性の受光トランジスタは、図の特性曲線ｆに示すよう
な出力特性を示す。しかしながら、その特性のばらつき
により最大特性ｇから最小特性ｈまで各種の特性を示す
ものがある。また受光トランジスタが長期間使用されて
汚損されたような場合には、その出力特性が低下し直線
ｉあるいは直線ｊに示すようになる。

【００１２】ここで、点ｖは曲線ｆにおける飽和領域と
不飽和領域との境界点、点ｗは曲線ｇにおける飽和領域
と不飽和領域との境界点、点ｘは曲線ｈにおける飽和領
域と不飽和領域との境界点、点ｙは曲線ｉにおける飽和
領域と不飽和領域との境界点、点ｚは曲線ｊにおける飽
和領域と不飽和領域との境界点を示している。またＶof
f1は点ｖにおけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖof
f2は点ｗにおけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖof
f3は点ｘにおけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖof
f4は点ｙにおけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖof
f5は点ｚにおけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceであ
る。

【００１３】ここで、図２に示したような装置において
は、先に説明したように、標準的な特性である特性曲線
ｆにおける飽和領域と不飽和領域との境界点ｖでのコレ
クタ−エミッタ間電圧であるＶoff1のところに、媒体が
無い場合の動作点が来るように自動調整される。即ち、
図２の記憶部１７にはこの電圧Ｖoff1に対応する負荷抵
抗値が記憶されている。従って、もし受光トランジスタ
のばらつきによって特性曲線がｇである場合には、動作
点は不飽和領域になり、また受光トランジスタの特性曲
線がｈの場合には動作点は飽和領域になる。従って、従
来装置では、それぞれの受光トランジスタの最適動作点
であるｗやｘの点からずれたところに動作点が設定され
る。さらに受光トランジスタが汚損等によって、特性が
変化すると、何れの場合にも動作点は不飽和領域にずれ
てしまう。

【００１４】また、特性曲線ｉ、ｊの受光トランジスタ
の場合、その動作点をそれぞれｙｚに選定した場合と比
較して、その検出感度が著しく低下してしまう。これは
媒体有無の誤検出につながる恐れもある。本発明は以上
の点に着目してなされたもので、上記のように受光トラ
ンジスタの出力特性にばらつきや汚損等に基づく変動が
あった場合においても、媒体の検知を最適な条件で行う
ことのできる媒体検知装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、媒体の有無を
検知するための発光及び受光素子と、該受光素子の出力
電流を電圧変換するための可変負荷抵抗と、電圧変換さ
れた出力電圧を読み取る電圧読取回路と、可変負荷抵抗
の抵抗値を調整する負荷抵抗調整手段とを備え、出力電
圧の変化を判定して媒体の有無を検知する媒体検知装置
において、受光素子に光を受けた状態で負荷抵抗調整手
段を制御して可変負荷抵抗の抵抗値を変化させ、該変化
させた各抵抗値及び該抵抗値を変化させる毎の電圧読取
回路の出力電圧に基づいて受光素子に光を受けた状態で
各抵抗値に対応する出力電流を算出する出力特性算出手
段と、算出した出力電流の不飽和領域と飽和領域の境界
点を判定し、負荷抵抗調整手段を制御して該境界点に対
応する可変負荷抵抗の抵抗値を設定する境界点抵抗値設
定手段とを含むことを特徴とする。

【００１６】

【作用】出力特性算出手段は、負荷抵抗調整手段を制御
して可変負荷抵抗の抵抗値を変化させ、各抵抗値と電圧
読取回路の出力電圧によって各抵抗値毎の出力電流を算
出する。境界点抵抗値設定手段は、この算出した出力電
流の不飽和領域と飽和領域の境界点を判定し、負荷抵抗
調整手段を制御して可変負荷抵抗の抵抗値を境界点に対
応する値に設定する。従って、受光素子の特性にばらつ
き等があっても常に上記境界点に対応する出力電圧を媒
体検出時の比較電圧として自動設定することができるの
で、媒体の有無を高感度で検知することができる。

【００１７】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の媒体検知装置実施例を示すブ
ロック図である。図の装置には、発光素子ドライブ回路
１と、発光素子２と、可変負荷抵抗３と、受光トランジ
スタ４と、電圧読取回路５と、負荷抵抗調整手段６と、
記憶部７と、制御部８及び出力特性算出手段９が設けら
れている。発光素子ドライブ回路１は、発光素子２を発
光させるための電力を供給する回路で、図２に示した従
来装置と変わるところがない。受光トランジスタ４は、
発光素子２の光を受けてその出力を得るもので、可変負
荷抵抗３は受光トランジスタ４の出力電流を電圧変換す
るための抵抗である。この抵抗値は負荷抵抗調整手段６
により選択される構成となっている。また、電圧読取回
路５は、受光トランジスタ４の出力電圧を読み取り制御
部８に向け出力する回路である。これらの回路の構成等
も、先に図２で説明したものと変わるところはない。

【００１８】また、記憶部７は、制御部８が調整を行
い、最終的に決定された負荷抵抗値を記憶するための記
憶素子から成り、電源が遮断されてもその内容が消滅し
ないようにバッテリー等によってバックアップされたも
のである。出力特性算出手段９は、本発明の装置におい
て新たに付け加えられたもので、制御部８から入力する
電圧読取回路５の出力電圧と、そのとき設定されている
可変負荷抵抗３の抵抗値を対応付けて受光トランジスタ
４の出力電流を算出する。制御部８は境界点抵抗値設定
手段として動作し、受光トランジスタ４の算出した出力
電流における不飽和領域と飽和領域との境界点を探索
し、最適動作点を得るように境界点に対応させて可変負
荷抵抗３の抵抗値を設定する。出力特性算出手段９及び
境界点抵抗値設定手段は、実際には制御部８の演算動作
を制御するプログラム及びその格納部等から構成され
る。なお、この実施例では、負荷抵抗調整手段６に設定
される調整データが、例えばディジタル値で“００”〜
“ＦＦ”の範囲になるようにされる。この場合ディジタ
ル値の変化“１”に対し１００Ωとなるように段階を定
めると、可変負荷抵抗３の負荷抵抗値は０〜２５．６Ｋ
Ωまでの値に調整されることになる。

【００１９】図５に、本発明の装置で求める受光トラン
ジスタの出力特性曲線を示す。図の横軸はコレクタ−エ
ミッタ間電圧Ｖce、縦軸はコレクタ電流Ｉc である。ま
た曲線ａ、ｂ、ｃはそれぞれ出力特性の異なる受光トラ
ンジスタの特性曲線である。また点ｏは曲線ａ、ｂ及び
ｃ上の動作点、点ｐは曲線ａ及びｂ上の動作点、点ｑ、
ｒ及びｓは曲線ａ上の動作点、点ｔ、ｕ及びｖは曲線ｂ
上の動作点、点ｗ、ｘ及びｙは曲線ｃ上の動作点であ
る。また本発明の装置はこのような特性曲線を検知する
ために、受光トランジスタの出力電圧が一定の割合で変
化するように可変負荷抵抗３を調整していく。即ち出力
特性を求める場合のコレクタ−エミッタ間電圧は、Ｖ1
、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 、Ｖ5 というように、一定の値ず
つ段階的に電圧が増加して行くように負荷抵抗を選定し
ていく。図中Ｖ1 は、点ｏにおけるコレクタ−エミッタ
間電圧Ｖce、Ｖ2 は点ｗ及びｐにおけるコレクタ−エミ
ッタ間電圧Ｖce、Ｖ3 は点ｘ、ｑ及びｔにおけるコレク
タ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖ4 は点ｙ、ｒ及びｕにおけ
るコレクタ−エミッタ間電圧Ｖce、Ｖ5 は点ｓ及びｖに
おけるコレクタ−エミッタ間電圧Ｖceである。

【００２０】以下、本発明の装置の動作をフローチャー
トを用いて順に説明する。図６は本発明の装置の負荷抵
抗設定手順フローチャートである。まず出力特性算出手
段９はステップＳ１において、パラメータｎを０に選定
する。このパラメータｎは、図５に示したＶ1 Ｖ2 ，…
Ｖ5 の添え字に対応する番号である。次に、ステップＳ
２においてパラメータｎに“１”を加算する。即ち開始
の状態ではパラメータｎが“１”に設定される。そし
て、ステップＳ３において電圧読取回路５の出力するコ
レクタ−エミッタ間電圧Ｖceを読み取る。その後ステッ
プＳ４において、電圧読取回路５の出力電圧が先に図５
において予め定めたＶ1 に等しいか否かを判断する。も
し出力電圧がＶ1 よりも大きければ負荷抵抗調整手段６
に出力する調整データＲn を、“１”だけ減少させる
（ステップＳ５）。また、もし出力電圧の方が小さけれ
ば調整データＲn を“１”だけ増加させる（ステップＳ
６）。こうして出力電圧がＶ1 に等しく成るように可変
負荷抵抗３の値を選定し、その時の調整データＲn を出
力電圧Ｖn と対応付けて記憶部７に書き込む（ステップ
Ｓ７）。そして上記ステップＳ２からステップＳ７の動
作をパラメータｎが“１”から“５”になるまで繰り返
す（ステップＳ８）。

【００２１】図７に上記のような処理の結果得られた記
憶部格納データの説明図を示す。上記のような処理によ
り記憶部７のアドレスｍからｍ＋８には、それぞれＶ1
からＶ5 に対応させて負荷抵抗値Ｒn からＲ5 が格納さ
れる。ここで、出力特性算出手段９は、更に図７に格納
されたデータを読み取り、出力特性の算出を行う（ステ
ップＳ９）。即ち記憶部７中の格納データＶn 、Ｒnか
ら、対応する出力電流Ｉｎを算出する。この算出は次の
式によって行うことができる。Ｉn ＝（Ｖcc−Ｖn ）／Ｒ図８は、出力特性算出結果説明図である。図８におい
て、Ｉn ＋１−Ｉn は、ＶccがＶn からＶn ＋１に変化
した時のコレクタ電流Ｉc の変化量である。図８を見て
分かるように、このＩn ＋１−Ｉnはパラメータｎが
“３”以降でほぼ一定値になっている。従って、境界点
抵抗値設定手段としての制御部８はパラメータｎ＝３の
点、即ち、図５における点ｑが、この受光トランジスタ
４の出力電流Ｉc における不飽和領域と飽和領域との境
界点であると判断できる。

【００２２】このような結果に基づいて、Ｖ3 を出力し
た場合の負荷抵抗Ｒ3 が最適な負荷抵抗値となり、これ
に対応する調整データが記憶部７に格納される（図６ス
テップＳ１０）。受光トランジスタが図５に示す曲線b
やc のような特性を示した場合にも、同様の手順によっ
てそれぞれ最適動作点をｐやｏに選定することができ
る。従って、媒体検知時の出力電圧の差を大きく設定で
きるので、先に図３を用いて説明した通り、最適の感度
で媒体検出を行うことができる。本発明は以上の実施例
に限定されない。受光トランジスタ４は受光量に応じて
所定の出力電圧を得る各種の受光素子に置き換えて差し
支えない。また可変負荷抵抗３や電圧読取回路５、負荷
抵抗調整手段６、制御部８、出力特性算出手段９等の構
成は上記機能を有する同等の回路に置き換えて差し支え
なく、細分化しても１回路にまとめてもよい。さらに記
憶部１７に格納する調整データの形式等は上記目的を達
成する他のものに自由に変更して差し支えない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した、本発明の媒体検知装置に
よれば、受光素子の出力側に設けられた可変負荷抵抗を
変化させて、その出力電圧により受光素子の出力電流を
求め、この出力電流の不飽和領域と飽和領域の境界点を
判定して媒体有無を検知する場合の最適動作点における
負荷抵抗値を設定するようにしたので、装置に取り付け
られた受光素子の特性のばらつきや汚損等に関わりな
く、最適感度で媒体の有無検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の媒体検知装置実施例を示すブロック図
である。

【図２】従来の媒体検知装置一例を示すブロック図であ
る。

【図３】一般の受光素子の出力特性説明図である。

【図４】一般の受光素子の特性変動説明図である。

【図５】本発明の装置で求める出力特性曲線説明図であ
る。

【図６】本発明の装置の負荷抵抗設定手順フローチャー
トである。

【図７】記憶部格納データ説明図である。

【図８】出力特性算出結果説明図である。

【符号の説明】

１発光素子ドライブ回路２発光素子３可変負荷抵抗４受光トランジスタ５電圧読取回路６負荷抵抗調整手段７記憶部８制御部９出力特性算出手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】媒体の有無を検知するための発光及び受
光素子と、該受光素子の出力電流を電圧変換するための
可変負荷抵抗と、前記電圧変換された出力電圧を読み取
る電圧読取回路と、前記可変負荷抵抗の抵抗値を調整す
る負荷抵抗調整手段とを備え、前記出力電圧の変化を判
定して前記媒体の有無を検知する媒体検知装置におい
て、前記受光素子に光を受けた状態で前記負荷抵抗調整手段
を制御して前記可変負荷抵抗の抵抗値を変化させ、該変
化させた各抵抗値及び該抵抗値を変化させる毎の前記電
圧読取回路の出力電圧に基づいて前記受光素子に光を受
けた状態で各抵抗値に対応する出力電流を算出する出力
特性算出手段と、前記算出した出力電流の不飽和領域と飽和領域の境界点
を判定し、前記負荷抵抗調整手段を制御して該境界点に
対応する前記可変負荷抵抗の抵抗値を設定する境界点抵
抗値設定手段とを含むことを特徴とする媒体検知装置。