JP5489039B2 - フォトセンサ - Google Patents

Description

本発明は、コインやパチンコ玉をカウントすることができるフォトセンサに関する。

各種遊技機においてコインやパチンコ玉を計数するために、近接センサなどの検知センサがある。特許文献１〜３に開示されている近接センサでは、多数巻きコイル中にコインやパチンコ玉が通過することで、コイルに生じる信号を検出して、コインやパチンコ玉をカウントしていた。

特開平９−４５１９７７号公報 特開平９−４５１９７８号公報 特開平９−４５１９７９号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示されている近接センサでは、コイルがアンテナとして機能する。そのため、不正使用者は、例えば数ｋＨｚオーダーの電磁波を意図的に照射して誤動作を誘発させ、不正にカウントを増やすことができる。

これに対し、検知センサとしてフォトセンサを用いることで、数ｋＨｚオーダーの電磁波の影響を受けにくくすることができる。しかし、そうなると、不正使用者は光の周波数オーダーの電磁波を照射することになり、抜本的な解決にならない。

また、パチンコなどの遊技機では一台に１０〜２０個のパチンコ玉検知用センサが取り付けられており、各パチンコ玉検知用センサではフォトセンサを用いて三本の接続配線が設けられている。三本の接続配線のうち、一本はＶｃｃの電源電圧用配線であり、一本は出力用配線であり、残りの一本はグランド用配線である。よって、一台の遊技機に検知センサが例えば２０個設けられていると、パチンコ玉検知用センサの配線数は合計で６０本となり、パチンコ玉検知用センサをパチンコ台に取り付けるのに広い配線スペースを確保しなければならない。

そこで、本発明では、不正行為として意図的に照射された外乱光を検出可能であり、配線設置用スペースが小さく、コインやパチンコ玉を検知することができる、フォトセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のフォトセンサは、二つの外部接続用端子と、二つの外部接続用端子に対して接続された外乱光監視部と、二つの外部接続用端子に対して接続されかつ外乱光監視部に対して並列接続されたセンサ本体部と、を備え、センサ本体部の検出の有無による各出力信号と外乱光監視部の外乱光検出による出力信号とをそれぞれ三段階に分けて出力可能とする。

本発明によれば、外部と二端子で接続可能であり、従来のように三本の配線接続が必要とならず、配線の設置スペースが小さくてすみ、かつ外乱光監視部を設けて、センサ本体部による検出の有無とは別の出力信号レベルで、外乱光の入射を検出して出力信号とすることができる。よって、パチンコ玉やコインを投入しないで不正行為による遊技機の使用を防止することができる。

本発明の実施形態に係るフォトセンサが取り付けられるパチンコ玉の通路形成部品を模式的に示す図である。 図１に示すフォトセンサのモジュールを模式的に示すＩＩ−ＩＩ断面図である。 発光素子からの照射方向及び受光素子に入射する方向と通路との関係を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。 図４に示したフォトセンサの変形例を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。 図６に示したフォトセンサの変形例を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。 図８に示したフォトセンサの変形例を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。 図１０に示したフォトセンサの変形例を示す回路図である。 本発明の第１乃至第４の実施形態に係るフォトセンサの変形例を示す回路図である。

以下図面を参照しながら、本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明する。以下では、パチンコ玉の通過を検知することを想定して説明するが、コインその他の物の通過を検知する場合でも適用することができる。

図１は本発明の実施形態に係るフォトセンサが取り付けられるパチンコ玉の通路を模式的に示しており、図２は図１に示すフォトセンサのモジュールを模式的に示すＩＩ−ＩＩ断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るモジュール１０は、パチンコ玉１の通路２に挿入されている。モジュール１０には、二本の接続用配線１１Ａ，１１Ｂが取り付けられている。

モジュール１０は、例えば図２に示すように、パッケージ１２内で所定位置に、ＬＥＤなどの発光素子１３と、フォトトランジスタなどで構成され発光素子１３からの光を受ける受光素子１４と、外乱光を監視するための受光素子１５と、発光素子１３からの光を受光素子１４に反射するための光学部品１６と、発光素子１３、受光素子１４及び１５との間で回路を形成したプリント基板１７と、を備える。

これらの各素子は図２のように配置されている。モジュール１０にはパチンコ玉が通過する領域として開口孔１８が設けられており、開口孔１８は例えば図２に示すように略矩形の輪郭を有している。図２に示す例においては、発光素子１３と受光素子１４とが開口孔１８の一方の面に対となって配置され、光学部品１６としてのプリズムが発光素子１３及び受光素子１４に対向する面側に配置されている。外乱光用受光素子１５は発光素子１３と受光素子１４とが配置されている一方の面側で、受光素子１３と受光素子１４との間に配置されている。これにより、発光素子１３から出力された光が開口孔１８を通って光学部品１６としてのプリズムに入射し、プリズム内で二回反射し、再度開口孔１８を通って受光素子１４に入射する。図２に示すように、収容部１３Ｂと収容部１４Ｂにおいて、それぞれ光透過孔１３Ａと光透過孔１４Ａとには絞り１３Ｃ，絞り１４Ｃが設けられており、発光素子１３の光が広がらず、受光素子１４には発光素子１３からの光のみ入射するようにすることが好ましい。

図２に示す断面図のように、一方側（−ｘ側）に矩形状の開口孔１８を有し、この開口孔１８を臨むように光透過孔１３Ａ，１５Ａ，１４Ａが順に一つの面上に並んでいる。これら透過孔１３Ａ，１５Ａ，１４Ａそれぞれには発光素子１３，受光素子１４，外乱光用受光素子１５を対応させて収容する収容部１３Ｂ，１５Ｂ，１４Ｂがこの順に設けられている。各収容部１３Ｂ，１５Ｂ，１４Ｂは開口孔１３Ａ，１５Ａ，１４Ａ以外からの光を遮断するよう区分けされている。収容部１３Ｂ，１５Ｂ，１４Ｂの開口孔１３Ａ，１５Ａ，１４Ａとは逆側に、プリント基板１７を収容する収容部１７Ｃが設けられている。プリント基板１７には二つの外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂが接続されており、これらの外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂは接続用配線１１Ａ，１１Ｂと接続されうる。

発光素子１３及び受光素子１４は、開口孔１８の中心を向いておらず、かつ、開口孔１８の中心を通ってパチンコ玉１の通過する方向に沿う仮想線、つまり、通路２の中心軸線（紙面に垂直な線）に向かわないように配置されている。その理由について説明すると、パチンコ玉１が連続して投入された場合であっても、パチンコ玉１同士の接触点を発光素子１３からの光がパチンコ玉１同士の接触領域を通過しないようにすれば、パチンコ玉１と次のパチンコ玉１との間には必ず発光素子１３からの光が受光素子１４に入射するため、パチンコ玉１の数をカウントすることができるからである。以下、詳細に説明する。

図３は、発光素子からの照射方向及び受光素子に入射する方向と通路との関係を模式的に示す図である。図３ではパチンコ玉１が連続して通過している場合を示している。いま、発光素子１３からの光が通路２の中心軸を通るように受光素子１４に入射する場合を考える。２つのパチンコ玉１が点Ａで接触して通路２をｚ方向に向かって通過すると、２個のパチンコ玉１が開口孔１８を通過する前と通過後の間では、発光素子１３からの光が点Ａを通って受光素子１４に入射するが、２つのパチンコ玉１が連続して通過している途中では発光素子１３からの光が２つのパチンコ玉１で遮られる。すると、２つのパチンコ玉１が通過しているにも拘わらず、パチンコ玉１は１つだけ通過していると判断することになる。

従って、本発明の実施形態においては、２つのパチンコ玉１の接触点Ａではなく、それよりも開口孔１８の縁に寄るよう、すなわち、通路２の断面寸法の一辺の長さの半分よりも通路壁側に寄せて、発光素子１３からの光が点Ｂを通って−ｘ方向に進み、光学部品１６により二回反射し、点Ｃを通って＋ｘ方向に進んで受光素子１４に向かうことが好ましい。

図４は本発明の第１の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。フォトセンサ２０は、発光素子としてのＬＥＤ２３と、ＬＥＤ２３からの光を検出する受光素子としてのフォトトランジスタ２４と、外乱光を監視するためのフォトトランジスタ２５と、を備え、プリント基板１７上に配置される第１の抵抗２６、第２の抵抗２７、トランジスタ２８及び保護回路としてのツェナーダイオード２２とで回路構成されている。

フォトセンサ２０の回路構成を説明すると、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに対し、外乱光監視部２０Ｂにおけるフォトトランジスタ２５と、保護回路としてのツェナーダイオード２２と、センサ本体部２０Ａと、が並列接続されている。なお、センサ本体部はフォトセンサ部と呼んでもよい。

センサ本体部２０Ａの構成は次の通りである。ＬＥＤ２３と第１の抵抗２６とが直列接続され、ＬＥＤ２３のアノードとフォトトランジスタ２４の第１主電極としてのコレクタとが外部接続用端子１７Ａに接続され、フォトトランジスタ２４の第２主電極としてのエミッタがトランジスタ２８の制御電極としてのベースに接続され、トランジスタ２８の第１主電極としてのコレクタがＬＥＤ２３のカソードと第１の抵抗２６の一端との接続点に接続され、トランジスタ２８の第２主電極としてのエミッタが第２の抵抗２７の一端に接続され、第２の抵抗２７の他端が第１の抵抗２６の他端とともに外部接続用端子１７Ｂに接続されている。外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂは接続用配線２１Ａ，２１Ｂに接続され、一方の接続用配線２１Ａは直流電圧源Ｖ_ｃｃに接続され、他方の接続用配線２１Ｂには負荷抵抗Ｒ_Ｌの一端が接続され、負荷抵抗Ｒ_Ｌの他端がグランドラインに接続されて接地され、負荷抵抗Ｒ_Ｌに加わる電圧が出力信号となる。

ここで、ツェナーダイオード２２は、外部接続用端子１７Ａ及び１７Ｂの間に異常電圧が加わったときの保護回路として働く。フォトトランジスタ２５からなる外乱光監視部２０Ｂは、外乱光が入力されたときに、外部接続用端子１７Ａと外部接続用端子１７Ｂとを導通して、接続用配線２１Ｂに接続された負荷抵抗Ｒ_Ｌに対して電圧Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}を印加する。よって、外乱光の入力があると、外部接続用端子１７Ａを経由して接続用配線２１Ｂには出力信号としてＶ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}が出力される。ここで、Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}は、フォトトランジスタ２５におけるコレクタ、エミッタ間の飽和電圧である。

パチンコ玉１が開口孔１８を通過しておらずフォトトランジスタ２４がＬＥＤ２３からの光を検出している場合には、トランジスタ２８がＯＮ状態となる。この状態の等価回路は、第１の抵抗２６と第２の抵抗２７との並列接続の一端がＬＥＤ２３のカソードの一端に接続され、かつ、その並列接続の他端が接続用配線２１Ｂに接続されたものとして表現される。よって、第１の抵抗２６、第２の抵抗２７の各抵抗値をＲ１，Ｒ２とすると、パチンコ玉１が通過していない状態では、外部接続用端子１７Ｂからの出力信号が（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ）となる。ここで、Ｖ_ＦとはＬＥＤ２３の順方向電圧（「立ち上がり電圧」とも呼ぶ。）である。

パチンコ玉１が通過しておりフォトトランジスタ２４がＬＥＤ２３からの光を検出していない場合には、トランジスタ２８がＯＦＦ状態となる。この等価回路は、Ｖ_ｃｃに対しＬＥＤ２３と第１の抵抗２６と負荷抵抗Ｒ_Ｌとが直列接続されたものとして表すことができる。よって、外部接続用端子１７Ｂからの出力信号は、（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１＋Ｒ_Ｌ）となる。ここで、Ｖ_ＦとはＬＥＤ２３の順方向電圧（「立ち上がり電圧」とも呼ぶ。）である。

以上説明したように、外乱光があった場合、パチンコ玉１が通過していない場合とパチンコ玉１が通過している場合とで、それぞれ出力信号を、Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}，（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ），（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１＋Ｒ_Ｌ）の三段階に区分けすることができるので、出力信号の大きさに応じてパチンコ玉１の通過を確認することができる。

図５は図４に示すフォトセンサの変形例を示す回路図である。図５に示すフォトセンサ３０の回路において、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂとセンサ本体部２０Ａと外乱光監視部３０Ｂを備えている点では図４に示すフォトセンサ２０と同じであるが、外乱光監視部３０Ｂの構成が異なる。

外乱光監視部３０Ｂは、外部接続用端子１７Ａ及び１７Ｂに対して増幅用トランジスタ３２が並列接続されており、増幅用トランジスタ３２の制御電極としてのベースに対し光検出素子３１の第２主電極としてのエミッタが接続されている。すなわち、外乱光監視部３０Ｂはフォトダーリントントランジスタで構成してもよい。これは、パチンコ玉が通過している状態においてフォトトランジスタ２４へ影響を及ぼす外乱光が意図的に照射されたとき、外乱光監視部３０Ｂの設置箇所と光検出素子３１の検出感度に応じて増幅用トランジスタ３２により検出感度を増加させるためである。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。フォトセンサ４０は、発光素子としてのＬＥＤ４３と、ＬＥＤ４３からの光を検出するフォトトランジスタ４４と、外乱光を監視するためのフォトトランジスタ４５と、を備え、プリント基板１７上に配置される第１の抵抗４６、第２の抵抗４７、第３の抵抗４９Ａ，コンデンサ４９Ｂ，トランジスタ４８及び保護回路としてのツェナーダイオード４２とで回路構成されている。

フォトセンサ４０の回路構成を説明する。外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに対し、外乱光監視部４０Ｂとしてのフォトトランジスタ４５と、保護回路としてのツェナーダイオード４２と、センサ本体部４０Ａと、が並列接続されている。外乱光監視部４０Ｂとツェナーダイオード４２とは図４における外乱光監視部２０Ｂとツェナーダイオード２２と同じ構成、作用であり、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂには接続用配線４１Ａ，４１Ｂが接続され、一方の接続用配線４１Ａは直流電圧源Ｖ_ｃｃに接続され、他方の接続用配線４１Ｂは負荷抵抗Ｒ_Ｌの一端に接続され、負荷抵抗Ｒ_Ｌの他端がグランドラインに接続されて接地され、負荷抵抗Ｒ_Ｌに加わる電圧が出力信号となる。

センサ本体部４０Ａの構成は次の通りである。ＬＥＤ４３と第１の抵抗４６とが直列接続され、フォトトランジスタ４４と第３の抵抗４９Ａが直列接続され、ＬＥＤ４３のアノードとフォトトランジスタ４４の第１主電極としてのコレクタとが外部接続用端子１７Ａに接続され、フォトトランジスタ４４の第２主電極としてのエミッタと第３の抵抗４９Ａの一端との接続点がトランジスタ４８の制御電極としてのベースに接続され、トランジスタ４８の第１主電極としてのコレクタに第２の抵抗４７の一端が接続され、ＬＥＤ４３のカソード側に第２の抵抗４７の他端が接続され、トランジスタ４８の第２主電極としてのエミッタに第１の抵抗４６及び第３の抵抗４９Ａの各他端が接続されている。さらに、コンデンサ４９Ｂが、トランジスタ４８の第１主電極としてのエミッタと第２主電極としてのコレクタに並列に接続されている。

ＬＥＤ４３とフォトトランジスタ４４とのペアは、図４におけるＬＥＤ２３とフォトトランジスタ２４とのペアと同じく、パチンコ玉の有無を検出する機能を有する。第１の抵抗４６は図４における第１の抵抗２６と同様、ＬＥＤ４３の駆動電圧を制御する駆動補助抵抗として機能する。トランジスタ４８は図４におけるトランジスタ２８と同じく順方向電流の切り替えを行う手段である。第２の抵抗４７は、図４における第２の抵抗２７と同じく、負荷抵抗Ｒ_Ｌとで出力電圧を分圧する出力分圧抵抗として機能する。よって、図５に示すフォトセンサ４０においても、外乱光があった場合、パチンコ玉１が通過していない場合とパチンコ玉１が通過している場合とで、それぞれ出力信号を、Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}，（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ），（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１＋Ｒ_Ｌ）の三段階に区分けすることができるので、出力信号の大きさに応じてパチンコ玉１の通過を確認することができる。

ここで、図６の回路図においては、トランジスタ４８とフォトトランジスタ４４との接続点と外部接続用端子１７Ｂとの間に第３の抵抗４９Ａを設けているが、図４においては第３の抵抗を同様に設けても設けていなくても回路動作上支障がないので、設けていない。また、図６の回路図において、トランジスタ４８のエミッタ及びコレクタ間にコンデンサ４９Ｂを設けているが、これは、ＬＥＤ４３のカソード側の電圧を一定に保つことで、ＬＥＤ４３から出力される光強度を安定化させるためである。また、このコンデンサ４９Ｂは、トランジスタ４８がＯＦＦからＯＮになるまでの時間を速くするためでもある。

図７は本発明の第２の実施形態に係るフォトセンサの変形例を示す回路図である。図７に示すフォトセンサ５０の回路において、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂとセンサ本体部４０Ａと外乱光監視部５０Ｂを備えている点では図６に示すフォトセンサ４０と同じであるが、外乱光監視部５０Ｂの構成が異なる。

外乱光監視部５０Ｂは、外部接続用端子１７Ａ及び１７Ｂに対して増幅用トランジスタ５２が並列接続されており、増幅用トランジスタ５２の制御電極としてのベースに対しフォトトランジスタ５１の第２主電極としてのエミッタが接続されている。すなわち、外乱光監視部５０Ｂはフォトダーリントントランジスタで構成してもよい。これは、パチンコ玉が通過している状態においてフォトトランジスタ４４へ影響を及ぼす外乱光が意図的に照射されたとき、外乱光監視部５０Ｂの設置箇所と光検出素子５１の検出感度に応じて増幅用トランジスタ５２により検出感度を増加させるためである。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るフォトセンサの回路図である。フォトセンサ６０は、発光素子としてのＬＥＤ６３と、ＬＥＤ６３からの光を検出するフォトトランジスタ６４と、外乱光を監視するためのフォトトランジスタ６５と、を備え、プリント基板１７上に配置される第１の抵抗６６、第２の抵抗６７、トランジスタ６８及び保護回路としてのツェナーダイオード６２とで回路構成されている。

フォトセンサ６０の回路構成を説明する。外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに対し、外乱光監視部６０Ｂとしてのフォトトランジスタ６５と、保護回路としてのツェナーダイオード６２と、センサ本体部６０Ａと、が並列接続されている。外乱光監視部６０Ｂとツェナーダイオード６２は、図４における外乱光監視部２０Ｂとツェナーダイオード２２と同じ構成、作用であり、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂには接続用配線６１Ａ，６１Ｂが接続され、一方の接続用配線６１Ａは直流電圧源Ｖ_ｃｃに接続され、他方の接続用配線６１Ｂは負荷抵抗Ｒ_Ｌの一端に接続され、負荷抵抗Ｒ_Ｌの他端がグランドラインに接続されて接地され、負荷抵抗Ｒ_Ｌに加わる電圧が出力信号となる。

センサ本体部６０Ａの構成は次の通りである。第１の抵抗６６とＬＥＤ６３とが直列接続されており、第１の抵抗６６のうちＬＥＤ６３と接続されていない側の一端と、フォトトランジスタ６４の第１主電極としてのコレクタと、第２の抵抗６７の一端と、が外部接続用端子１７Ａに接続されている。ＬＥＤ６３のカソード側は、外部接続用端子１７Ｂに接続されている。フォトトランジスタ６４の第２主電極としてのエミッタがトランジスタ６８の制御電極としてのベースに接続されている。トランジスタ６８の第１主電極としてのコレクタと第２の抵抗６７の他端が接続されている。トランジスタ６８の第２主電極としてのエミッタが第１の抵抗６６及びＬＥＤ６３のアノードに接続されている。

フォトトランジスタ６５からなる外乱光監視部６０Ｂは、外乱光が入力されたときに、接続用配線６１Ａと６１Ｂとを導通して、接続用配線６１Ｂに接続された負荷抵抗Ｒ_Ｌに対して電圧Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}が印加される。よって、外乱光の入力があると、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧はＶ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}となる。ここで、Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}は、フォトトランジスタ６５におけるコレクタ、エミッタ間の飽和電圧である。

パチンコ玉１が通過しておらずフォトトランジスタ６４がＬＥＤ６３からの光を検知している場合には、トランジスタ６８がＯＮ状態となる。この状態の等価回路は、第１の抵抗６６と第２の抵抗６７との並列接続の一端がＬＥＤ６３のアノードの一端に接続され、他端が外部接続用端子１７Ａに接続されたものとして表される。よって、第１の抵抗６６、第２の抵抗６７の各抵抗値をＲ１，Ｒ２とすると、パチンコ玉１が通過していない状態では、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧は（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ）となる。

パチンコ玉１が通過しておりフォトトランジスタ６４がＬＥＤ６３からの光を検知していない場合には、トランジスタ６８がＯＦＦ状態となる。この状態の等価回路は、Ｖ_ｃｃに対し第１の抵抗５６とＬＥＤ５３と負荷抵抗Ｒ_Ｌとが直列接続されたものとして表すことができる。よって、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧は、（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１＋Ｒ_Ｌ）となる。ただし、Ｖ_ＦはＬＥＤ６３の順方向電圧（立ち上がり電圧とも呼ぶ）である。

図８に示すフォトセンサ６０においても、外乱光があった場合、パチンコ玉１が通過していない場合と通過している場合とで、それぞれ出力を、Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ），}（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ），（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１＋Ｒ_Ｌ）の三段階に区分けすることができるので、出力信号の大きさに応じてパチンコ玉１の通過を確認することができる。

図９は本発明の第３の実施形態に係るフォトセンサの変形例を示す回路図である。図９に示すフォトセンサ７０の回路において、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂとセンサ本体部６０Ａと外乱光監視部７０Ｂを備えている点では図８に示すフォトセンサ６０と同じであるが、外乱光監視部７０Ｂの構成が異なる。

外乱光監視部７０Ｂは、外部接続用端子１７Ａ及び１７Ｂに対して増幅用トランジスタ７２が並列接続されており、増幅用トランジスタ７２の制御電極としてのベースに対しフォトトランジスタ７１の第２主電極としてのエミッタが接続されている。すなわち、外乱光監視部７０Ｂはフォトダーリントントランジスタで構成してもよい。これは、フォトセンサ７０において光検出素子７１が設けられる箇所やフォトセンサ７０が取り付けられる箇所に応じて、フォトセンサ７０に入射される外乱光が弱い場合であっても、増幅用トランジスタ７２により検出感度を増加させるためである。

本発明の各実施形態では、何れも、センサ本体部２０Ａ，４０Ａ，６０Ａが、ＬＥＤ２３，４３，６３と、このＬＥＤ２３，４３，６３に流れる電流を制御するための第１の抵抗２６，４６，６６と、ＬＥＤ２３，４３，６３からの光を検出するフォトトランジスタ２４，４４，６４と、フォトトランジスタ２４，４４，６４により制御されるトランジスタ２８，４８，６８と、トランジスタ２８，４８，６８に接続される第２の抵抗と２７，４７，６７を含んで構成され、パチンコ玉１の通過の有無に応じて出力電圧の大きさが変化している。また、外乱光監視部２０Ｂ，３０Ｂ，４０Ｂ，５０Ｂ，６０Ｂ，７０Ｂにより外乱光の入力があった場合には、パチンコ玉１が通過している場合と通過していない場合とは別の異なるレベルの電圧を出力する。よって、この出力信号の大きさをモニタリングすることで、外乱光を監視した状態でパチンコ玉１の通過の有無を検出することができる。

図１０は本発明の第４の実施形態に係るフォトセンサを示す回路図である。第４の実施形態に係るフォトセンサ８０は、発光素子としてのＬＥＤ８３と、ＬＥＤ８３からの光を検出するフォトトランジスタ８４と、外乱光を監視するためのフォトトランジスタ８５と、を備え、プリント基板１７上に配置される各抵抗、第１及び第２のトランジスタ８７，８８及び保護回路としてのツェナーダイオード８２とで回路構成されている。

フォトセンサ８０の回路構成を説明する。外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに対し、外乱光監視部８０Ｂとしてのフォトトランジスタ８５と、保護回路としてのツェナーダイオード８２と、センサ本体部８０Ａと、が並列接続されている。外乱光監視部８０Ｂとツェナーダイオード８２は図４における外乱光監視部２０Ｂとツェナーダイオード２２と同じ構成、作用であり、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂには接続用配線８１Ａ，８１Ｂが接続され、一方の接続用配線８１Ａは直流電圧源Ｖ_ｃｃに接続され、他方の接続用配線８１Ｂは負荷抵抗Ｒ_Ｌの一端に接続され、負荷抵抗Ｒ_Ｌの他端がグランドラインに接続されて接地され、負荷抵抗Ｒ_Ｌに加わる電圧が出力信号となる。

センサ本体部８０Ａの構成は次の通りである。フォトトランジスタ８４と抵抗８６とが直列接続されて、その両端が外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに接続されている。フォトトランジスタ８４と抵抗８６との接続点には、第１のトランジスタ８７における制御電極としてのベースが接続されている。第１のトランジスタ８７における第１の主電極としてのコレクタが抵抗８９の一端に接続されている。第２のトランジスタ８８における第１の主電極としてのコレクタが抵抗９０の一端に接続されている。その抵抗９０の他端が、抵抗８９の他端及びフォトトランジスタ８４の一方の主電極と共に外部接続用端子１７Ａに接続されている。第１のトランジスタ８７及び第２のトランジスタ８８における各第２の主電極としてのエミッタが共にＬＥＤ８３のアノードに接続されている。第１のトランジスタ８７における第１の主電極と抵抗８９との接続点には、抵抗９２と加速コンデンサ９３との並列接続の一端が接続されている。抵抗９２と加速コンデンサ９３との並列接続の他端が、抵抗９１の一端と第２のトランジスタ８８の制御電極としてのベースとに接続されている。抵抗９１の他端は、抵抗８６の他端及びＬＥＤ８３のカソードと共に外部接続用端子１７Ｂに接続されている。

センサ本体部８０Ａの動作原理について説明する。ＬＥＤ８３とフォトトランジスタ８４とで、フォトインタラプタが構成されている。ＬＥＤ８３による発光がフォトトランジスタ８４で検出されることで、光路が開放されており、パチンコ玉１が光路を遮断していない状態と判断される。一方、ＬＥＤ８３による発光がフォトトランジスタ８４で検出されないと光路がパチンコ玉１で遮断されている状態と判断される。抵抗９１及び抵抗９２により第２のトランジスタ８８から第１のトランジスタ８７に信号を帰還している。またＬＥＤ８３により第１のトランジスタ８７からの出力を次段である第２のトランジスタ８８へ入力している。第１のトランジスタ８７と第２のトランジスタ８８とは何れか一方がＯＮの状態では他方がＯＦＦ状態となる。

通常、ＬＥＤ８３からの光がフォトトランジスタ８４に入射されているため、フォトトランジスタ８４がＯＮ状態となり、第１のトランジスタ８７がＯＮ状態となり、第２のトランジスタ８８がＯＦＦ状態となっている。

ＬＥＤ８３からの光がフォトトランジスタ８４に入射しなくなると、第１のトランジスタ８７のベース電位が下がり、第１のトランジスタ８７がＯＦＦ状態となる。それに伴い、第２のトランジスタ８８のベース電位が上がり、第２のトランジスタ８８のコレクタ電流が大きくなる。そして、第１のトランジスタ８７と第２のトランジスタ８８のエミッタ電位が下がり、第２のトランジスタ８８のコレクタ電流が益々流れる。このように、第２のトランジスタ８８のコレクタ電流が益々流れ、第１のトランジスタ８７のコレクタ電流が益々減る。その結果、第２のトランジスタ８８がＯＮ状態となる。

次に、ＬＥＤ８３からの光がフォトトランジスタ８４に入射するようになると、第１のトランジスタ８７のベース電位が上昇し、第１のトランジスタ８７がＯＮ状態となる。それに伴い、第１のトランジスタ８７のコレクタ電流が流れ始め、第１のトランジスタ８７のコレクタ電位が下がる。すると、第２のトランジスタ８８のベース電位が下がり、第２のトランジスタ８８のコレクタ電流が小さくなる。そして、第１のトランジスタ８７及び第２のトランジスタ８８におけるエミッタ電位が下がり、第１のトランジスタ８７のコレクタ電流が増加する。そうなると、さらに、第１のトランジスタ８７のコレクタ電位が益々下がる。このように、第１のトランジスタ８７のコレクタ電流が益々流れ、第２のトランジスタ８８のコレクタ電流が益々減る。その結果、第２のトランジスタ８８がＯＦＦ状態となる。

フォトトランジスタ８４からなる外乱光監視部８０Ｂは、外乱光が入力されたときに、接続用配線８１Ａと接続用配線８１Ｂとを導通して、接続用配線８１Ｂに接続された負荷抵抗Ｒ_Ｌに対して電圧Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}が印加される。よって、外乱光の入力があると、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧はＶ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}となる。ここで、Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ）}は、フォトトランジスタ８５におけるコレクタ、エミッタ間の飽和電圧である。

パチンコ玉１が通過しておらずフォトトランジスタ８４がＬＥＤ８３からの光を検知している場合には、第１のトランジスタ８７がＯＮ状態となり、第２のトランジスタ８８がＯＦＦ状態となる。この状態の等価回路は、抵抗８６、第２の抵抗８９の各抵抗値をＲ１，Ｒ２とし、Ｒ１＞＞Ｒ２の条件下において、抵抗８９とＬＥＤ８３との直列接続に対し抵抗８６が並列接続され、その両端が外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂに接続されたものとして表すことができる。よって、パチンコ玉１が通過していない状態では、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧は（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_１Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＋Ｒ_Ｌ）≒（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ_２＋Ｒ_Ｌ）となる。ただし、Ｖ_ＦはＬＥＤ８３の順方向電圧（立ち上がり電圧とも呼ぶ。）である。

パチンコ玉１が通過しておりフォトトランジスタ８４がＬＥＤ８３からの光を検知していない場合には、第１のトランジスタ８７がＯＦＦ状態となり、第２のトランジスタ８８がＯＮ状態となる。この状態の等価回路は、抵抗９０、第２の抵抗８９の各抵抗値をＲ，Ｒ２とし、Ｒ＞＞Ｒ２の条件下において、Ｖ_ｃｃに対し抵抗９０とＬＥＤ８３と負荷抵抗Ｒ_Ｌとが直列接続されたものとして表すことができる。よって、抵抗９０の抵抗値をＲとすると、外部接続用端子１７Ｂに出力される電圧は、（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ＋Ｒ_Ｌ）となる。ただし、Ｖ_ＦはＬＥＤ８３の順方向電圧（立ち上がり電圧とも呼ぶ。）である。

図１０に示すフォトセンサ８０においても、外乱光があった場合、パチンコ玉１が通過していない場合と通過している場合とで、それぞれ出力を、Ｖ_ｃｃ−Ｖ_{ｃｅ（ｓａｔ），}Ｖ_ｃｃＲ_Ｌ／（Ｒ_２＋Ｒ_Ｌ），（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_Ｆ）Ｒ_Ｌ／（Ｒ＋Ｒ_Ｌ）の三段階に区分けすることができるので、出力信号の大きさに応じてパチンコ玉１の通過を確認することができる。

図１１は本発明の第４の実施形態に係るフォトセンサの変形例を示す回路図である。図１１に示すフォトセンサ１００の回路では、外部接続用端子１７Ａ，１７Ｂとセンサ本体部８０Ａと外乱光監視部１００Ｂを備えている点において図１０に示すフォトセンサ８０と同じであるが、外乱光監視部１００Ｂの構成が異なる。

外乱光監視部１００Ｂは、外部接続用端子１７Ａ及び１７Ｂに対して増幅用トランジスタ１０２が並列接続されており、増幅用トランジスタ１０２の制御電極としてのベースに対しフォトトランジスタ１０１の第２主電極としてのエミッタが接続されている。すなわち、外乱光監視部１００Ｂはフォトダーリントントランジスタで構成してもよい。これは、パチンコ玉が通過している状態においてフォトトランジスタ８４へ影響を及ぼす外乱光が意図的に照射されたとき、外乱光監視部１００Ｂの設置箇所と光検出素子１０１の検出感度に応じて増幅用トランジスタ１０２により検出感度を増加させるためである。

以上、本発明の実施形態を説明したが、フォトセンサの回路構成は図４〜図１１に示したものに限定されることなく、それと等価な回路まで含まれるものとする。例えば各フォトトランジスタ及びトランジスタにおけるエミッタとコレクタとは接続が逆であってもよい。また、図４〜図１１においては、外部接続用端子１７Ａの一端を電源Ｖｃｃに接続し、外部接続用端子１７Ｂに負荷抵抗Ｒ_Ｌを接続しているが、外部接続用端子１７Ａに負荷抵抗Ｒ_Ｌを介在して電源Ｖｃｃを接続し、外部接続用端子１７Ｂを接地して、負荷抵抗Ｒ_Ｌの外部接続用端子１７Ａ側を出力としてもよい。具体的には図１２に示すように、本発明の第１乃至第４の実施形態に係るフォトセンサの何れも、外部接続用端子１７Ａを、電源Ｖｃｃに接続された負荷抵抗Ｒ_Ｌの一端に対して外部接続用配線１１０Ａを介在して接続し、外部接続用端子１７Ｂを外部接続用配線１１０Ｂを介在してアースに接地してもよい。その際、負荷抵抗ＲＬの外部接続用端子１７Ａ側を出力とする。なお、図１２において、センサ本体部１１０Ａ，外乱光監視部１１０Ｂ，ツェナーダイオード１１２については、前述の第１乃至第４の各実施形態及び変形例と同様である。

１：パチンコ玉
２：通路
３：通路形成部品
１０：モジュール
１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ：接続用配線
１２：パッケージ
１３：発光素子
１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ：光透過孔
１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ，１７Ｃ：収容部
１３Ｃ，１４Ｃ：絞り
１４，１５：受光素子
１６：光学部品
１７：プリント基板
１７Ａ，１７Ｂ：外部接続用端子
１８：開口孔
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，１００，１１０：フォトセンサ
２０Ａ，４０Ａ，６０Ａ，８０Ａ，１１０Ａ：センサ本体部
２０Ｂ，３０Ｂ：４０Ｂ，５０Ｂ，６０Ｂ，７０Ｂ，８０Ｂ，１００Ｂ，１１０Ｂ：外乱光監視部
２２，４２，６２，８２，１１２：ツェナーダイオード
２３：４３，６３，８３：ＬＥＤ
２４，２５，４４，４５，６４，６５，８４，８５：フォトダイオード
２６，４６，６６：第１の抵抗
２７，４７，６７：第２の抵抗
２８，４８，６８：トランジスタ
４９Ａ：第３の抵抗
４９Ｂ：コンデンサ
８６，８９，９０，９１，９２：抵抗
８７：第１のトランジスタ
８８：第２のトランジスタ
９３：加速コンデンサ

Claims (8)

1. 二つの外部接続用端子と、該二つの外部接続用端子に対して接続された外乱光監視部と、上記二つの外部接続用端子に対して接続されかつ上記外乱光監視部に対して並列接続されたセンサ本体部と、を備え、
   上記センサ本体部による検出の有無による各出力信号と上記外乱光監視部による外乱光検出による出力信号とをそれぞれ三段階に分けて出力可能とする、フォトセンサ。
2. 前記センサ本体部が、発光素子と、この発光素子に流れる電流を制御するための第１の抵抗と、上記発光素子からの光を検出する受光素子と、この受光素子により制御されるトランジスタと、このトランジスタに接続される第２の抵抗と、を含む、請求項１に記載のフォトセンサ。
3. 前記外乱光監視部が、前記二つの外部接続用端子の間にフォトトランジスタを接続して構成されている、請求項１に記載のフォトセンサ。
4. 前記外乱光監視部がフォトトランジスタと増幅用トランジスタとで構成されており、
   上記フォトトランジスタの一端と上記増幅用トランジスタの一端とが前記二つの外部接続用端子の一方に接続されており、
   上記フォトトランジスタの他端が上記増幅用トランジスタの制御電極に接続され、
   上記増幅用トランジスタの他端が前記二つの外部接続用端子の他方に接続されている、請求項１に記載のフォトセンサ。
5. 前記二つの外部接続用端子の一方が直流電圧源に接続され、前記二つの外部接続用端子の他方が負荷抵抗に接続され、該負荷抵抗の一端がグランドラインに接続されて該負荷抵抗の他端が出力端子に接続される、請求項１に記載のフォトセンサ。
6. 前記二つの外部接続用端子の一方が負荷抵抗を介在して直流電圧源に接続され、前記二つの外部接続用端子の他方がグランドラインに接続され、上記負荷抵抗の一端のうち前記二つの外部接続用端子の一方側が出力端子に接続される、請求項１に記載のフォトセンサ。
7. 前記センサ本体部が、ＬＥＤと、このＬＥＤに流れる電流を制御するための第１の抵抗と、上記ＬＥＤからの光を検出するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタにより制御されるトランジスタと、このトランジスタに接続される第２の抵抗と、を含んでおり、
   上記ＬＥＤのアノードと上記フォトトランジスタの第１主電極との接続点が前記二つの外部接続用端子の一方に接続されており、
   上記ＬＥＤのカソードと上記第１の抵抗の一端とが上記トランジスタの第１主電極に接続されており、
   上記トランジスタの第２主電極と上記第２の抵抗の一端が接続され、
   上記フォトトランジスタの第２主電極と上記トランジスタの制御電極とが接続されており、
   上記第１の抵抗の他端と上記第２の抵抗の他端との接続点が前記二つの外部接続用端子の他方に接続されている、請求項１に記載のフォトセンサ。
8. 前記センサ本体部は、ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を受けるフォトトランジスタと、上記ＬＥＤに接続される第１及び第２のトランジスタと、を含んでおり、
   前記二つの外部配線用接続端子の一方に、上記フォトトランジスタの一端と、上記第１及び第２のトランジスタの各コレクタにそれぞれ接続された抵抗の一端と、が接続されており、
   前記二つの外部配線用接続端子の他方に、ＬＥＤのカソードと、上記第１のトランジスタにおけるベース及び上記フォトトランジスタに接続されている抵抗の一端と、上記第２のトランジスタから上記第１のトランジスタに信号を帰還するための抵抗の一端と、が接続されており、
   上記ＬＥＤのアノードが上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタの各エミッタに接続されている、請求項１に記載のフォトセンサ。

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