JP4630561B2 - 光学センサの調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙幣識別機など対象物の特性を光学センサの出力から識別する特性判別装置における、光学センサの出力レベルを自動調整する光学センサの調整装置および調整方法に関する。

紙幣識別機では、紙幣投入口から投入された紙幣が搬送される間に、所定位置に配置された光学センサの出力から紙幣の光学的特性、たとえば光の透過度合いを検出識別して、判別制御回路で紙幣の真贋を判定する。
従来より、検出対象の紙幣を透過した光を受光した受光素子の受光出力が、判別制御回路の識別レベル範囲における紙幣の真贋判定に適した中間値となるように、受光素子の出力を増幅器で増幅して判別制御回路に入力する構成となっている。

光学センサは、その主要部として例えば発光ダイオードが発光素子として用いられ、フォトトランジスタ、フォトダイオードが受光素子として用いられるが、しかしこれら各素子の出力特性は製造誤差によるバラツキがあり、発光素子の出力と受光素子の出力との関係が製品ごとに一致することは少ない。また使用に伴う汚れの付着や経年劣化によっても特性が変化する。出荷時に出力特性を揃え、また経年による特性変化を補正するには手間がかかるという問題があった。

この問題の対策として、例えば特開平８−６９５５０号公報に開示された補正装置がある。
これは、設定モードと通常モードを手動で切換えるようになっている。設定モードでは、受光素子から判別制御回路に入る受光出力が所定レベルと同じかどうかを判別し、異なる場合は発光素子の発光出力を増大または低減させて受光出力を所定レベルに一致させる。これにより、出荷時等における製造誤差によるバラツキについては、特性が揃えられる。そして、このときの発光出力の指示値をＥＥＰＲＯＭなどの外部記憶装置に記憶させる。

通常モードでは、外部記憶装置に記憶されている発光出力の指示値を判別制御回路内蔵のＲＡＭに書き込んで、これに基づいて発光素子を発光させて処理を開始する一方、同じく外部記憶装置に記憶させてある目標の出力レベルと受光出力を比較して、判別制御回路に入る受光出力が目標の出力レベルと一致するように発光素子の発光出力を増大または低減させる。これにより、汚れその他の経年変化に対する自動的な補正が行われる。
特開平８−６９５５０号公報

しかしながら、発光素子と受光素子の間に紙幣がないときには、増幅器で増幅されて判別制御回路に入力する受光出力は判別制御回路における識別レベル範囲を越えてしまい、受光出力の正確な識別が困難となる。そこで、設定モードによる出荷時調整では、標準の透過率を有する試験片を発光素子と受光素子の間に配置した上で、判別制御回路に入る受光出力が識別容易な所定の中間値となるように発光素子の発光出力を設定することになる。
したがって、試験片の使用が必須となり、しかも設定モードと通常モードは手動で切換えなければならず、依然として手間がかかる点の解決には至っていない。

また、自動補正によって、紙幣識別機の出荷後の光学センサの特性変動に対して自動的に対応できるという利点があるが、しかし補正の基準となる目標の出力レベルを長期間にわたって記憶保持するため、ＥＥＰＲＯＭなどの外部記憶装置を必要とする。また調整作業時に設定した発光出力の指示値も同じく外部記憶装置に記憶保持しなければならない。したがって、コスト増を招くという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、出荷時調整に試験片を必要とせず、出荷後の特性保持にもコストのかからない光学センサの調整装置および方法を提供することを目的としている。

このため本発明は、受光素子と判別制御回路の間に受光素子の出力を増幅する増幅器を設け、判別制御回路は、発光素子の出力を制御する発光制御部と、増幅器を制御する増幅器制御部とを備えるものとし、判別制御回路は、増幅器の増幅率を第１の増幅率とし、受光素子から当該判別制御回路への入力レベルが当該判別制御回路の識別レベル範囲内に設定された所定の基準値となるように発光素子の出力を設定する調整モードと、発光素子の出力を調整モードで設定された値とし、増幅器の増幅率を第１の増幅率より大きい第２の増幅率として、受光素子の出力を判別制御回路へ入力する識別モードとを順次に実行するものとした。

調整モードでは受光素子からの入力レベルが判別制御回路の識別レベル範囲内の基準値になるように発光素子の出力を設定するから、試験片によって受光出力を低減させる必要なく、入力レベルが基準値と一致したかどうかの判別が容易で、正確に発光素子の出力を調整できる。
識別モードでは受光素子の出力を調整モード時よりも大きな増幅率で増幅するから、対象物を発光素子と受光素子の間に配置したときの判別制御回路への入力レベルを判別容易な識別レベル範囲内のレベルにすることができる。
そして、調整モードと識別モードは、電源投入時、毎回自動的に順次に実行されるので、調整モードで設定した発光素子の出力の指示値を記憶保持する必要がなく、受光についての目標の出力レベルを記憶保持する必要もないから、外部記憶装置も不要である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態の構成を示すブロック図である。
発光ダイオードからなる発光素子２と、フォトトランジスタまたはフォトダイオードからなる受光素子３とで光学センサ１が構成されている。
発光素子２は、Ｄ／Ａ変換器４を介して判別制御回路１０に接続されている。
判別制御回路１０は、ＲＡＭ１１、発光制御部１２および増幅器制御部１３を含んでいる。
Ｄ／Ａ変換器４は発光レベルを指示する発光制御部１２からのデジタル出力に基づいて発光素子２を点灯する。発光制御部１２がＤ／Ａ変換器４へ指示した発光レベルの指示値はＲＡＭ１１に記憶される。

受光素子３は、増幅器５およびＡ／Ｄ変換器７を介して判別制御回路１０に接続されている。増幅器５は受光素子３の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換器７は増幅器５の出力をデジタルデータへ変換して判別制御回路１０へ入力する。
増幅器５には増幅率切換回路６が接続され、増幅率切換回路６は増幅器制御部１３からの指令に基づいて増幅器５の増幅率を切換えるようになっている。

次に上記構成における調整制御の処理について、図２のフローチャートにより説明する。
電源が投入されると、まずステップ１０１において、判別制御回路１０は調整モードに入って、増幅器制御部１３から増幅率切換回路６に指令を送り、増幅器５の増幅率を調整用に設定する。第１の増幅率としての調整用の増幅率は、例えば１（倍）とする。

判別制御回路１０は、次のステップ１０２で、発光制御部１２から発光素子２の発光レベルを１レベル増大させる指示をＤ／Ａ変換器４へ出力し、ステップ１０３において、入力レベルすなわち増幅器５を通った受光素子３の出力が予め定めた基準値に達したかどうかをチェックする。
入力レベルが基準値に達しない間はステップ１０２、１０３を繰り返し、基準値に達すると、判別制御回路１０はＲＡＭ１１に発光レベルの指示値を格納し、ステップ１０４に進む。

ステップ１０４では、判別制御回路１０は識別モードに入って、増幅器制御部１３から増幅率切換回路６に指令を送り、増幅器５の増幅率を識別用に切換える。第２の増幅率としての識別用の増幅率は、例えば１０（倍）とする。なお、この識別用の増幅率は、上記調整用の基準値に対応する発光素子２からの光が識別対象の紙幣を透過したときの、入力レベルを判別制御回路１０の識別レベル範囲の略中間値に増幅する倍率として設定される。
このあとは、電源が切断されるまで待機状態となり、光学センサ１における紙幣の通過を待つ。

図３は、判別制御回路１０の識別レベル範囲を０〜２５５の２５６段階としたときの上記の制御処理による調整結果例を示す。調整用の基準値は８０±０．４に設定されている。
例１の光学センサは受光素子３の出力と発光素子２の出力の関係を無次元化したセンサ係数が０．６であった。受光素子３から増幅率＝１で判別制御回路１０に入力される入力レベルを上記基準値に合致させるため、判別制御回路１０の発光制御部１２はＤ／Ａ変換器４へ指示する発光素子２の発光レベルを１３３まで増大させた。これにより、受光素子３の出力（調整設定値）は７９．８（＝０．６×１３３）となっている。

ステップ１０４で識別モードになると、増幅器５の増幅率が１０に切換えられるので、受光素子３から判別制御回路１０に入力される入力レベル（識別設定値）は７９８となる。光学センサ１の発光素子２と受光素子３の間に紙幣が入ると、判別制御回路１０に入力される入力レベルは識別レベル範囲０〜２５５内の中間値となる。
センサ係数が異なる例２〜例３についても、同様である。

以上のように本実施の形態では、電源が投入されると、紙幣が光学センサ１へ搬送される前に、まず調整モードにおいて、判別制御回路１０に入る入力レベルが識別レベル範囲内に予め設定された基準値になるように発光素子２の出力（発光レベル）を設定し、その後、識別モードに変わって、紙幣識別時の判別制御回路１０への入力レベルが識別レベル範囲の中間値となるように増幅器５の増幅率が切換えられて所定の一定値に固定される。上記調整モードで設定された発光レベルの指示値は判別制御回路内蔵のＲＡＭ１１に保持されるから、電源がオフされるまで発光素子２の出力は調整モードで設定された一定値に保持される。
この処理が電源の投入ごとに実行され、電源が投入されている間、発光素子２の発光レベルは、常に基準値に対応するレベルに維持される。

実施の形態は以上のように構成され、判別制御回路１０が、発光素子２の出力を制御する発光制御部１２と、受光素子２と判別制御回路１０の間に設けた増幅器５を制御する増幅器制御部１３とを備え、受光素子３から判別制御回路１０への入力レベルが判別制御回路の識別レベル範囲内に設定された所定の基準値となるように、発光素子２の出力を設定する調整モードと、当該設定された発光素子２の出力下で受光素子３の出力を識別用の増幅率で増幅する識別モードとを順次に実行するものとした。
これにより、まず、発光素子２の出力設定において、基準値を判別制御回路１０の識別レベル範囲内としているので、試験片を用いずに容易かつ正確に調整できるとともに、識別時には受光素子３の出力の増幅によって判別制御回路１０の識別レベル範囲内とすることができ識別が容易となる。

上記調整モードと識別モードは電源が投入されるたびに自動的に実行されるので、従来のように目標の出力レベルを記憶保持するための外部記憶装置も不要で、常に適正な受光出力を得ることができる。
とくに電源投入ごとに、発光素子２の出力を１レベルずつ増大させながら判別制御回路１０への入力レベルを基準値に設定するので、出荷時調整で求めた発光素子２の出力の指示値を外部記憶装置に記憶させる必要もない。

なお、実施の形態では、光学センサ１の受光素子３が紙幣を透過した光を受光するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、紙幣で反射した光を受光する光学センサについても同様に適用でき、適用態様に応じて増幅器の増幅率を決定すればよい。

実施の形態の構成を示すブロック図である。 実施の形態における調整制御の流れを示すフローチャートである。 調整結果例を示す図である。

符号の説明

１ 光学センサ
２ 発光素子
３ 受光素子
４ Ｄ／Ａ変換器
５ 増幅器
６ 増幅率切換回路
７ Ａ／Ｄ変換器
１０ 判別制御回路
１１ ＲＡＭ
１２ 発光制御部
１３ 増幅器制御部

Claims (1)

1. 発光素子と受光素子とを備える光学センサと、光学センサの出力から発光素子と受光素子の間に配置される対象物の特性を判別する判別制御回路とから構成され、受光素子と判別制御回路の間に受光素子の出力を増幅する増幅器を設け、判別制御回路は、発光素子の出力を制御する発光制御部と、増幅器を制御する増幅器制御部とを有する特性判別装置における光学センサの調整装置であって、
   前記判別制御回路は、
   調整モードと識別モードの制御処理を可能とし、
   調整モードでは、
   前記増幅器制御部により前記増幅器の増幅率を第１の増幅率とし、前記発光制御部により前記受光素子から当該判別制御回路への入力レベルが当該判別制御回路の識別レベル範囲内に設定された所定の基準値となるように前記発光素子の出力を設定し、
   識別モードでは、
   前記発光素子の出力を調整モードで設定された値とし、前記増幅器の増幅率を第１の増幅率より大きい第２の増幅率として、前記受光素子の出力を判別制御回路へ入力を設定し、
   特性判別装置に電源投入がされると、
   判別制御回路は調整モード次いで識別モードを実行し、光学センサに判別対象物の通過待機状態となり、
   この処理を電源投入毎に順次実行することを特徴とする光学センサの調整装置。
   

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