JP3784066B2 - 光学的コイン感知装置 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は光学的コイン感知装置〔Optical coin sensing station〕に関し、コインホッパーの排出ポートを離れるコインの感知に対して、特有のしかし限定的ではない応用を有する。
発明の背景
光学的コインセンサは、コイン用通路に沿って移動するコインの存在を検出するためにコインホッパー及びコイン識別機（coin validator）に使用されてきた。従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源は、光線がコイン用通路を横切ってフォトダイオードのような光学的センサに伝わる。通路に沿って移動するコインによって光線が遮断されると、フォトダイオードに接続された検出回路によって検出され、それによってコインの存在が指示される。多くの場合において、異なる直径のコインは同じ通路に沿って移動し、単一の光源−検出器対は、必ずしもすべてのコイン径を確実に検出するものではない。さらに問題となるのは穴のあいたコインであり、従来の検出器からは誤った結論が導かれる。これらの問題を解決するため、これまで前記通路を巾方向に間隔をあけて設けた２つ以上の光源−検出器対を用いることが提案されている。しかし、これはセンサに組み込まれる部品を増加させその費用が加わる。
ＥＰ−Ａ−０ ０１７ ４２８（マース インコポレーション）には、光源からの光線が、最初にコイン用通路を交差し、反射されて前記通路の光源と同じ側にあるセンサにもどるよう配設された光学的センサが開示されている。これにより、前記光線は２つの間隔をあけた位置で前記通路を横切り、異なる直径のコインの検出の信頼性が向上する。しかし、この配置では、重大な問題が残る。例えば、前記通路に対する光線の横断路を対（pairs）にして設ける必要があり、それはコインホッパーまたはコイン識別機の形状配置に必ずしも都合よく適合するとは限らない。ある状況において、もっとも効率的な検出配置は経路（channel）の巾方向に奇数個の検出位置を備えることである。これは、ＥＰ−Ａ−０ ０１７ ４２８の先行技術の配置手法によっては達成されない。さらに、光源はコインの主面に直接対向する必要があるが、実際には、コインホッパーまたは識別機にこの配置を収容するための十分な空間がないかも知れない。
発明の要約
この発明はこれらの問題に解決策を与える。この発明によれば、コインが縁に沿って〔edgewise］通過可能な通路を構成する手段と、光放射の原光線を供給する光源と、前記原光線から第１感知光線及び第２感知光線を供給するビームスプリッター手段と、前記感知光線を、間隔をあけた位置で通路を横切らせる手段と、少なくとも１つの感知光線の、それぞれの感知手段への通過が前記通路を通過するコインの主面によって遮られ、前記通路を横切った後の前記第１感知光線と第２感知光線をそれぞれ検知する第１及び第２感知手段と、前記コインの有無を検出するために前記感知手段からの出力に応答する手段とからなる光学的コイン感知装置が提供される。
すなわち、この発明によれば、ビームスプリッター手段を使用することにより、単一の原光線からの第１及び第２の感知光線を間隔をあけた異なる位置において通路を横切るよう導くことが可能になる。
好ましい実施の形態において、第２の光源は第２のビームスプリッター手段により構成され、第３のセンサが第１及び第２のセンサから間隔をあけて配設されている。第２のビームスプリッター手段は第３及び第４の感知光線を形成し、第３の感知光線は第３のセンサに導かれるのに対して、第４の感知光線は第２のセンサに導かれる。３つのすべてのセンサは実質的に同様の強度レベルの光を受光するこどかできる。
出力手段は、望ましくは、感知光線のいずれか１つが遮られたときに通路におけるコインの存在を指示するようＯＲ回路〔論理和回路〕を備える。
この感知装置は、望ましくは、ハウジングにおいて光学的に透明な材料で構成され、通路はコインが縁に沿って移動するスロットをハウジングに有する。受け口は光源を収容するようハウジングに形成することができ、原光線はハウジングの材料を貫通して導かれる。原光線はハウジング上に特別に配設された表面による全内部反射により反射させることができる。ビームスプリッター手段は望ましくは、ハウジングに一体的に形成された傾斜表面からなる。
この発明によれば、前記光源または前記光源のそれぞれは、通路の一方側に配置することができ、原光線は通路の外側でその巾寸法の方向に導かれる。これにより、その配置は、通路に沿って移動する異なる直径のコインを検出することができるとともに、前述の先行技術の形態よりもずっと小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明がもっと完全に理解されるように、この発明の実施態様が、例示によって、添付される図面を参考にして説明され、
図１は、この発明による光学的コイン感知装置を有するコインホッパーの正面図である。
図２は、図１に示したコインホッパーの上面図である。
図３は、図１で概略的に示した光学的感知装置のハウジングの上面図である。
図４は、図３に示したハウジングの正面端面図である。
図５は、図３に示したハウジングの底面図である。
図６は、図５のＤ−Ｄ線に沿って切り取ったハウジングの断面図である。
図７は、図３のＡ−Ａ線に沿って切り取った断面図である。
図８は、図３のＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面図である。
図９は、図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図１０は、図３のハウジングに取り付けられた２つのＬＥＤ及び３つの光電センサを示し、様々な光路の概略を示す感知装置の略断面図である。
この発明の詳細な説明
図１及び図２によれば、この発明による光学的感知装置は、コインホッパーにおいて具体例として示され、これは我々のＥＰ−Ａ−０ ２６６ ０２１で説明された原理に基づいて作動する。簡単に説明すると、コインホッパーは、矢印ＩＮ（入口）の方向で透明なプラスチックホッパーカバー４の内部に上方から送り込まれたコイン（図示せず）を受け取る複数の孔（３）が内設されたパドル２を回転する電動機（図示せず）が取り付けられた基部１からなる。コイン（図示せず）が柱状に孔３に積み重なり、パドル２が矢印７の方向に回転するにつれコインは矢印ＯＵＴ（出口）の方向にコイン排出ポート６を通過してばね負荷部材５により１つずつ押し出される。連続したコインの押し出し方法のより詳細な説明は、上記のＥＰ−Ａ−０ ２６６ ０２１になされている。コイン排出ポート６には、光学的感知装置８が配設され、これは図１の鎖線で示す位置にあり、基部１の外部において図２で図解により概略を示す。しかし光学的感知装置は基部１の内部に一体化することもできる。
図３から図１０によれば光学的感知装置８は、連続してコインが貫通するスロット１０を有するプラスチック材料からなる成形されたハウジング９を具備する。このハウジングは、ハウジング９の孔１１，１２を貫通するねじ（図示せず）により基部１に付着されている。
図９に示すように、パドル２（図１及び２）の孔３から押し出された１つずつのコインはスロット１０を貫通して縁に沿って移動する。図では、コイン１３がスロットを貫通して矢印１４の方向に移動するのが示されている。スロットは巾寸法Ｗを有し、このスロットはコインの移動方向で巾寸法が増加するように傾斜した側壁１５を備えている。
図３から６に示すように、ハウジングはスロットの巾寸法についてスロットの対向する両側に第１受け口１６及び第２受け口１７を具備し、これらは図１０に示すようにＬＥＤ１８，１９からなる第１及び第２の光源を受け入れる。図６に示すように前記受け口は、ＬＥＤ１８，１９からの光を平行にそろえる（collimate）ためのレンズとして作用する弯曲端面１６ａ，１７ａを備える。
さらに、図３から６に示すように、ハウジングは図１０に示すようにフォトダイオード２３，２４，２５からなる第１，第２及び第３の光電検出器を受け入れる第１，第２及び第３，の光電検出器の各受け口２０，２１，２２を備える。第１及び第２の光源１８，１９はスロット１０の対向する両側に第１及び第２の原光線２６，２７を作り、これらはハウジング９の材料に一体的に成形された各反射器２８，２９に導かれる。これらの反射器は、第１及び第２の原光線２６，２７を光路３０，３１に沿って巾寸法Ｗの方向にスロット１０の外側のハウジング９の材料内で導くよう全内部反射によって作用する。光線３０，３１は、次にハウジング９に同じく一体的に成形された反射面３２，３３からなる第１及び第２ビームスプリッター手段に当たる。図３によれば、光線３０，３１は、反射面３２，３３の寸法について広がりを有するので、光線の一部のみが前記表面で反射する。表面３２について見ると、光線３０の一部はそこで反射し、図１０に示す厚み方向Ｔにスロット１０を横断する第１原光線３４を形成する。また、原光線３０のエネルギーの一部は反射面３２の一方の側面に通過し、光線３５を形成し、次にハウジング９に同じく一体に成形された反射器３６に当たる。この表面は光線３５を矢印３７の方向に反射させ、スロット１０を横切って第２検出器２４に達し、スロットの巾Ｗを横切る第１光線３４から間隔をあけた中央に配した第２の感知光線３７の一部を形成する。
第２光源１９からの光は同様の方法で処理される。第２光源１９からの原光線３１は反射器３３に当たり、矢印３８の方向にそのエネルギーの一部が反射して、第３の感知光線を形成し、スロット１０の巾寸法Ｗについて第１及び第２感知光線３４，３７から間隔をあけた位置で第３の光電検出器２５に導かれる。前記原光線のエネルギーの残部は反射面３３の一側面へ通過して光線３９を形成し、ハウジング９に一体的に成形された反射面４０に当たる。光線３９はその結果、反射して第２原光線３７の一部を形成し第２センサ２４に導かれる。
図３に示すように、様々な表面２９〜３２，４０及び３６，３３，２９はハウジングの奥行き寸法Ｂについて交互に食い違わせて配置され、例えば光線３０についてはその光線の一部は、第１感知光線３４（図１０）中へ導かれ、一部は第２感知光線３０中へ導かれる。反射器及び反射面の適切な位置決め及び相対的な大きさの寸法決めにより、３つの光電検出器２３，２４，２５のすべてが、実質的に同じ光の強度、または他の何らかの予め設定された所望の強度関係を有するように、受け取るよう配置することが可能である。第２光線３７において光のいくらかは第１光源１８から分配され、いくらかは第２光線１９から分配される。
第１、第２及び第３感知光線３４，３７，３８（図１０）は、その巾寸法に沿って間隔をあけた位置でスロット１０を横切り、図９によればコイン１３がスロットに入ったとき、コイン１０は感知光線のうちの少なくとも１つを遮る。光線はスロットの巾にわたって位置決めされているので、少なくとも一つの光線はコイン１３によって遮られる。この遮断は、スロットの全巾に一致するコインから、ずっと小さいコインまで変化する異なる直径のコインの範囲で発生することがわかるであろう。信頼性のある検出を行うために、図１０に示すように、感知光線のいずれか１つがスロットを貫通するコインの通過によって遮られる毎に、光電検出器２３，２４，２５の出力がＯＲゲート４１に供給され、さらにそれが電線路４２に出力を供給する。
光線的感知装置の多くの改良及び変形が可能である。例えばこの発明はコインホッパーに関して記載してきたが、コインが識別機を通過してその受容チャネルに到ったことの確実な指示を得るためのコイン識別機における受け入れ後の受容センサとして同様に用いることができる。また、上記の実施例に示された第１及び第２ビームスプリッター手段３２，３３は、異なる方法で、例えば前記の部分的な反射面より半反射面で構成することができる。また、分解能を高めることが要求される場合には、感知光線を光源のいずれかまたは双方からさらに形成することができる。

Claims (13)

1. コインが縁に沿って通過可能であり、コインの直径に適合する巾寸法（Ｗ）及びコインの厚みに適合する厚さ寸法（Ｔ）を備える通路を構成する手段（１０）と、
   光放射の原光線（２６）を供給する光源（１８）と、
   前記原光線から第１感知光線（３４）及び第２感知光線（３５）を供給するビームスプリッター手段（３２）と、
   前記感知光線を、巾寸法（Ｗ）について間隔をあけた位置で通路を厚さ寸法（Ｔ）に横切らせる手段（３２，３６）と、
   少なくとも１つの感知光線の、それぞれの感知手段への通過が前記通路を通過するコインの主面によって遮られ、前記通路を横切った後の前記第１感知光線及び第２感知光線をそれぞれ検知する第１及び第２感知手段（２３，２４）と、
   前記コインの有無を検出するために前記感知手段からの出力に応答する手段（４１）とからなり、
   通路が所定範囲のコインの直径に適合する巾寸法（Ｗ）を有し、第１及び第２感知光線が、異なる直径のコインの検出を可能にするために、巾寸法に沿った異なる位置で通路を横切る光学的コイン感知装置（８）。
2. 光源（１８）が通路の一方の側に配置され、原光線が通路の外側で、巾寸法（Ｗ）の方向（３０）に導かれ、ビームスプリッター手段が、第１感知光線（３４）として通路を横切るよう原光線のエネルギーの一部を反射し、原光線のエネルギーの一部は反射面を通過して第２感知光線（３５）を形成するような反射面（３２）と、前記通路を横断するように第２感知光線（３７）を反射させる反射器（３６）とからなる請求の範囲１による感知装置。
3. 第２感知光線（３７）が、通路の巾の中央を横切る請求の範囲２による感知装置。
4. 第２の原光線を供給する第２の前記光源（１９）と、第２原光線から第３感知光線（３１）及び第４感知光線（３９）を形成する第２ビームスプリッター手段（３３）と、前記第３及び第４光線を間隔をあけた位置で通路を横切らせる手段（３３，４０）を具備してなる請求の範囲２または３による感知装置。
5. 通路を横切った後の第３感知光線を受光する第３感知手段（２５）を具備してなる請求の範囲４による感知装置。
6. 第２感知手段（２４）が、さらに第４の感知光線（３９）を受光する請求の範囲５による感知装置。
7. 第２の光源（１９）が、第１光源（１８）に対して通路の反対側に配置され、第２光源からの原光線（３１）が、通路の外側において巾寸法の方向にかつ第１光源からの原光線に平行に導かれ、さらに、もう１つの反射面（３３）が、第２原光線（３１）のエネルギーの一部を、第３の感知光線として通路を横切るように反射させるべく構成され、第２の原光線のエネルギーの一部が前記したもう１つの反射面を通過して第４の感知光線（３９）を形成し、他の反射器（４０）が、第２センサーに向かって通路を横切るよう第４の感知光線を反射させるべく構成されてなる請求の範囲６による感知装置。
8. 光学的に透明な材料からなるハウジング（９）と、ハウジング中にあって前記光源または前記光源のそれぞれを収容する受け口手段（１６，１７）と、ハウジング内をコインが縁に沿って通過するスロットを有する通路（１０）とを具備し、それによって前記原光線または前記原光線のそれぞれがハウジングの材料を貫通して透過される請求の範囲２〜７のいずれか１つによる感知装置。
9. 前記反射面または前記反射面のそれぞれ及び前記反射器または前記反射器のそれぞれが、ハウジングに一体的に形成されたそれぞれの表面からなる請求の範囲８による感知装置。
10. 出力手段（４１）は、感知光線のいずれか１つが遮られたとき、通路にコインが存在することを表示するよう作用する請求の範囲１〜９のいずれか１つによる感知装置。
11. 請求の範囲１〜１０のいずれか１つによる感知装置（８）を具備してなるコイン排出口（６）を備えたコインホッパー。
12. 請求の範囲１〜１０のいずれか１つによる光学的感知装置からなるコイン受容センサを備えたコイン識別機。
13. コイン用通路を構成する手段（１０）と、
    第１及び第２光源（１８，１９）と、
    通路の巾を横切りかつ通路中のコインの移動方向に対して横方向に交差し通路の一方の側に配置された少なくとも３つの光電検出器（２３，２４，２５）と、
    通路を移動するコインが少なくとも１つの光電検出器への光の通過を遮断するように、光源からの光を、通路を横切って光電検出器に導くために、通路の他方の側における反射手段（２９，３２，３６，４０，３３，２８）と、
    少なくとも１つの光電検出器（２４）は、コインが存在しない場合に、双方の光源から光を受光するように配置されてなる光学的コインセンサ。

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