JPH02210292A - 光学的検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紙葉類挿入検知装置等の光学的検知装置に関
し、特に、被判別体に対する標準光の発光強度が不充分
な光源を用いても、被判別体の挿入有無（存否）を誤り
なく判別可能とする判別違い校正装置を備えた光学的検
知装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば透過型紙葉類挿入検知装置は、第６図に示
すように、電流制限抵抗Ｒに直列接続した発光ダ１オー
ド（ＬＥＤ）１と、それが紙葉類Ｐａ　に対し照射した
標準光の一部を透過光として受光するエミッタホロアの
ホトトランジスタ２及びその負荷抵抗ｒと、そのエミッ
タ電位を検出電位として受はディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器３と、そのディジタル信号に基づいた被判
別値を予め設定された所定の基準値と大小比較して存否
判別信号を出力する判別手段４とから構成されている。

この紙葉類挿入検知装置においては、紙葉類が未挿入の
とき、標準光が紙葉類に遮光されず、ホトトランジスタ
２が標準光を最大限に受光するから、最大光電流が発生
してこれが増幅され、エミッタ電位が最大となり、これ
に基づく最大被判別値が基準値を超えるので、判別手段
４は未挿入状態と判定する。一方、紙葉類が挿入される
と、ホトトランジスタ２の受光量が低下するから、１ミ
ッタ電位が下がり、これに基づく被判別値が基準値以下
になるので、判別手段は挿入状態と判定する。

未挿入時でホ））ランジスタ２の受光量が最大の場合、
第７図に示すように、負荷抵抗「に基づく直流負荷線ｌ
についてコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥ対コレクタ電
流■。の特性曲線＾□８が引けるが、電源電圧ｖｃｃと
その交点ａの電圧■。

との差があるＶ。ｃ−Ｖ、＜ζＶｃｃ　）が検出電圧と
してＡ／Ｄ変換器３に与えられる。また、紙葉類挿入時
の場合、受光量が相当低下するので、第７図に示すよう
に、特性曲線Ａｄａｗｎが引け、電源電圧ｖｃｅとその
交点すの電圧Ｖ、との差であるＶＣＣ−Ｖ、　（ζＯ）
が検出電圧としてＡ／Ｄ変換器３に与えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、未挿入時の検出電圧Ｖｃｃ−Ｖ、と挿入時の
検出電圧Ｖ。ｃ　　ｖｂ　との間で変動する検出電圧に
ついて判別余裕を持たせて挿入判別を行うためには、そ
の変動幅のほぼ中央値たるＶ。Ｃ／２が基準値として一
般的に選定される。しかしながら、装置製造上、発光ダ
イオードは所定の定格のものを組込むものの、流す電流
が同一であっても発光ダイオードの素子毎の発光量には
バラツキが不可避的に存在するので、素子によっては充
分な！２１１光景が得られない場合がある。例えば、あ
る装置に組込まれた発光ダイオード１の発光量が比較的
極端に少ない場合、紙葉類の未挿入状態におけるホトト
ランジスタ２の特性曲線も低くなり、第７図に示すよう
に、例えば特性曲線Ｎ１．８となることがある。かかる
場合、直流負荷線ｌとの交点Ｃのコレクタ・エミッタ電
圧はｖｃで与えられるノテ、検出電圧１ｔＶｃｃ−Ｖｂ
（＜Ｖｃｃ／２）　　トなり、基準値以下であるから、
このとき判別手段４は挿入状態と判定してしまい、判別
違いを起こす。つまり、発光ダイオードｌには素子毎に
発光のバラツキがあるので、このバラツキをホトトラン
ジスタ２の特性に置き換えた場合、第７図に示す矢印範
囲の特性曲線のバラツキが不可避的に存在することにな
る。このため、装置製造前に各発光ダイオードの発光特
性を検査し、比較的厳格な誤差内の発光ダイオードを選
別する必要があった。

そこで、本発明の課題は、電源投入に同期して未挿入時
の検出電圧を基準値と間接的に比較し、判別違いが見込
まれるときには当該検出電圧を適正レベルにシフトさせ
る判別違い校正装置を設けることにより、製造工程にお
ける発光ダイオードの発光特性検査及び選別作業を排除
し、発光特性の劣る発光ダイオードであっても組込み可
能で、判別違いなく正確に判別可能とする光学的検知装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の講じた手段は第１
図に示す構成の判別違いの校正装置を備えた光学的検知
装置にある。

通常動作時の光学的検知装置は、被判別体（紙葉類など
）Ｐに対し、標準光を照射すべき光源（発光ダイオード
など）１０と、被判別体Ｐの存否（挿入／未挿入など）
により標準光の少なくとも部分光量を最大値とする増減
変化光（透過光又は反射光の変化光など）を受光し、そ
の受光量に基づく値の検出電気信号（光電流など）に変
換すべき光電変換手段（ホトダイオード、ホトトランジ
スタなど）２０と、検出電気信号を増幅し、利得制御信
号で利得設定可能の可変利得増幅手段（ホトトランジス
タと抵抗アレー、プログラマブル利得増幅器など）３０
と、その増幅信号に基づいた被判別値を予め設定された
所定の基準値とを大小比較して存否判別信号を出力する
判別手段４０とを含むものであるが、これらの手段に加
えて、被判別値領域をｎ分割した各区分に関する区分特
定情報及び各区分に対応する利得制御情報を予め記憶す
る記憶手段５０と、電源投入時の初期被判別値をいずれ
かの区分に分類する分類手段６０と、その初期被判別値
が属する区分に対応する利得制御情報に基づく利得制御
信号を出力する利得設定制御手段７０とを有する判別違
い校正装置８０を備えるものである。

〔作用〕

かかる構成によれば、まず電源投入により判別違い校正
装置が動作状態となり、被判別体の不存在時における初
期被判別値が判別手段４０を介して分類手段６０に人力
される。分類手段６０は記憶手段５０に格納された区分
特定情報を参照しつつ初期被判別値がいずれの区分に属
すか否かを決定し、その区分情報を利得設定制御手段７
０に出力する。利得設定制御手段７０は人力された区分
情報に基づき対応する利得制御情報を記憶手段５０から
読出し、この利得制御情報に基づいて利得制御信号を可
変利得増幅器３０に供給する。これにより可変利得増幅
器３０の利得は所定値に設定されるので、標準光量が許
容値以下の場合でも、初期被判別値が所定量だけ校正さ
れる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

実施例の構成 第２図は、本発明に係る判別違い校正装置を備えた光学
的検知装置を紙葉類挿入検知装置に適用した一実施例を
示す全体構成図である。

１は光源たる発光ダイオード（ＬＥＤ）で、電ＲＶ　ｃ
　ｃにより付勢されている。　Ｒ，は判別時電流制限抵
抗で、　Ｒ７は校正時電流制限抵抗である。

本実施例の場合、紙葉類Ｐ。の挿入時の透過光量を基準
値と比較する透過型紙葉類挿入検知装置であるので、校
正時の発光量を抑制すべく、抵抗Ｒ置ま抵抗Ｒ，に比し
て比較的大とされている。５はレリー等で構成された抵
抗選択スイッチで、後述する切換信号によって発光ダイ
オード１のカソードを抵抗Ｒ，又はＲ１に択一的に切換
接続するものである。

２は電ＪＪ　Ｖ　ｃ　ｃに付勢され、発光ダイオード１
の標準光の全部又は一部を受光し、光電流を増幅して検
出電圧を出力するエミッタホロアのホトトランジスタで
ある。このホトトランジスタ２は光電変換手段と増幅手
段とを併有するものであるが、ホトダイオードを光電変
換手段とし、オペアンプを増幅手段としても良い。６は
抵抗アレーで、利得設定抵抗ｒ　Ｉｔ　　ｒ２＋　””
””””ｒ　　ｒｈ−＋　（ｒ　１　＜　ｒ２＜”　”
””’　＜　ｒ　Ｍ−１）から構成されている。７はア
ナログスイッチ等で構成された抵抗選択マルチプレクサ
であり、後述する利得制御信号によっていずれかの利得
設定抵抗ｒ、をホトトランジスタ２のエミッタＥに切換
接続するものである。８はＡ／Ｄ変換器で、アナログ値
の検出電圧をディジタル値の被判別値信号に変換出力す
るものである。

１００はマイクロコンピュータで、主として入力出イン
ターフェース１１０．中央処理装Ｒ１２０及び読出専用
メモ！Ｊ　（ＲＯＭ）１２０から構成され、所定のデー
タバスＤＢ、　アドレイスバスＡＢ、及び制御信号線Ｃ
，，Ｃ，などを備えている。入力出インターフェース１
１０には、被判別値信号を受ける人力ポートＰ、、　　
電源スィッチＳＷのオンにより割込要求信号を受ける人
カポ−）Ｒ２、校正不能表示用ＬＥＤ８の点滅制御信号
を出力する出力ボートＰ３、利得制御信号を出力する出
力ボートＰ４及び切換信号を出力する出カポ−）Ｒ５を
有している。中央処理装置１２０内には存否判別ルーチ
ンと利得設定ルーチン等が格納されており、また続出専
用メモ１月３０　には後述する区分特定情報及び利得制
御情報が記憶されている。

ここで、区分特定情報及び利得制御情報について説明す
る。発光ダイオード１の発光特性は素子毎にバラツキが
あり、電流が同一でも発光量が異なる。抵抗Ｒ口ご接続
される発光ダイオードｌの発光量も素子毎に異なるので
、抵抗ｒ１が選択された場合のホトトランジスタ２のコ
レクタ・エミッタ電圧対コレクタ電流の特性曲線は単一
でなく、素子毎に特性曲線が異なる。そこで、第３図に
示すように、発光量バラツキ範囲を見越してこれをｎ分
割する特性曲線Ａ１−八〇−１を取ると、動作点（ＶＣ
，、ＩＣ）　　は第１区分〜第ｎ区分のいずれかに属す
る。未挿入時の特性曲線Ａ　Ｉ−Ａ　ｎ−＋に対応して
挿入時における特性曲線８１〜Ｂ　ｎ　−１が低コレク
タ電流側に現れる。今、ホトトランジスタ２には抵抗ｒ
、が接続された場合を想定しているので、直流負荷線！
、が引ける。各交点ａ１〜ａｎ−１は未挿入時を表し、
各交点す、〜ｂ１−３は挿入時を表す。

ここで問題となるのは、未挿入時の各特性曲線Ａ１〜Ａ
、−冒こついてのコレクタ・エミッタ電圧で、夫々Ｖ、
、　Ｖ２．　、、、、、、、、　、　　Ｖ、、の値を取
る。　したがって検出電圧Ｓは、Ｖｃｃ　　ｖｌ、　　
ｖｃｃ　　Ｖａ＋　　　。

Ｖ　（（Ｖ　、、−＋となり、　これらのいずれかの間
に基準値Ｖｃｃ／２が存在している。

本実施例における区分特定情報は（Ｓ、、　　Ｓ２．、
、、、、。

ｓｈ−＋）の区分点列である。なお、この区分点の選択
は発光ダイオード１のバラツキ分布やホトトランジスタ
２の特性を勘案として決定される。また区分点数をでき
る限り増やす程、校正情報を向上させることができる。

なお、区分特定情報としては、バラツキ範囲を等分割し
た場合には、区分幅と区分番号を用いても良い。

利得制御情報は第４図に示す如くの各区分と選択される
抵抗ｒ、〜ｒ、の対応付けを行うものであるが、第ｎ区
分の場合には異常状態として対応付けを持たない。

実施例の動作 次に、上記実施例の動作につき第５図を参照しつつ説明
する。今、第２図示の紙葉類挿入判別装置が製造され、
その製造直後、又は使用時において、電源Ｓ　Ｉ／ｉ／
をオン状態にすると、ステップａにおいて割込要求信号
を発生する。中央処理装置１２０はこの信号を受は付け
、利得設定ルーチンの実行を開始する。ここで、電源Ｖ
。Ｃの投入によって発光ダイオードｌは標準光をホトト
ランジスタ２に向は照射し始めるが、この時点では通常
紙葉類が未挿入状態である。この開始時点のステップｂ
において切換信号の送出によって選択スイッチ５が切換
制御され、校正時電流制限抵抗Ｒ１と発光ダイオードｌ
とが接続される。次に、ステップＣにおいて利得制御信
号の送出により抵抗選択マルチプレクサ７が制御され、
抵抗アレー６の最小値の抵抗ｒ、　　とホトトランジス
タ２のエミッタＥとが接続される。かかる抵抗Ｒ１＋ｒ
ｌの選択終了後、初期被判別値ＳＸの分類動作が開始さ
れる。

まず、ステップｄにおいて中央処理′！Ａ置１２０が入
力出インターフェース１１０を介して初期被判別値Ｓｘ
を取り込み一時保持する。ここで、読出専用メモリ１３
０　の連続番アドレスｍ　、　、　ｍ　２　、　　　。

ｍ、−＋には順に区分点値Ｓ、、　　Ｓ、、　　、、−
、−、、、Ｓ、−。

が記憶されており、ステップｅにおいてアドレスレジス
タにまずアドレスｍ１が設定され、ステップｆにおいて
アドレスｍ１の内容たる区分点値Ｓ１が読出される。ス
テップｇにおいて初期被判別値ＳＮが区分点値Ｓ１以上
であるか否かの大小比較が行われる。Ｓｍが８１に満た
ない場合には、ステップｈにおいて出力ポートＰ、から
校正不能信号が送出され、校正不能表示用発光ダイオー
ド８が点灯する。かかる場合は、未挿入時の検出電圧Ｓ
Ｘが第ｎ区分に属しており、発光ダイオードｌの発光量
が極端に低く、後述する校正動作が不能であると見込ま
れるので、素子の交換等を促すべく発光ダイオード８を
発光させるものである。一方、Ｓつが８１以上の場合に
は、ステップ１に移り、アドレスレジスタの内容に１が
加算され、ステップＪにおいて次のアト？スｍｘｆ）内
容たる区分点値Ｓ２が読出される。読出されたＳ２はス
テップｋにて初期被判別値Ｓｘと大小比較されるが、Ｓ
Ｘ上８２の場合には次の区分点値Ｓ、が続出されて、同
様の比較を繰り返す。ここでＳｖ＜Ｓｔの場合には始め
てステップ！に移り、その区分点値Ｓ、が一時保持され
、分類動作が終了する。

この分類動作に引き続いて、利得制御動作が行われる。

続出専用メモ１月３０内のアドレスｍ、冒こは利得制御
情報Ｔ５１が格納されておりステップｍにおいて区分点
値Ｓｉに対応した利得制御情報ＴＳＩが読出され、ステ
ップｎにおいてこれに基づいた利得制御信号が抵抗選択
マルチプレクサ７へ送出され、抵抗ｒ、の選択が行われ
る。この抵抗ｒ１の選択によって第３図に示す直流負荷
線１．が引け、特性曲線との交点イ１が動作点となり、
コレクタ・エミッタ電圧ＶＣＥがＶｌに変更される。

ここで、上記分類動作及び利得制御動作の具体例を説明
すると、初期特性曲線が第３図に示すＡ、の場合、これ
と直線負荷線β１との交点におけるコレクタ・エミッタ
電圧Ｖ。８はＶｘ、　（Ｖｌ＜　Ｖｘ＜Ｖ２）で与えら
れ、検出電圧はＳＸ　＝　ＶｃｃＶｘ。

（Ｓ２＜Ｓつ＜Ｓ、）となる。ステップｋにおいてＳｘ
＞３２であるから、Ｓ２が一時保持され、分類動作が完
了する。次にステップｎにおいて抵抗ｒ２が選択される
。この抵抗ｒ２の選択は第３図において直流負荷線！！
２の選択に対応しているので、未挿入時の動作点は点ａ
×から点イ２に変更され、基準値Ｖｃｃ／２との差が拡
大される。即ち、未挿入時の検出電圧がＶｃｃ　　ＶＸ
からＶｃｃ　　Ｖ’。に変更され、判別余裕をより多く
取る動作点に設定される。例えば初期特性曲線がＡ、、
−１の場合には、動作点ａ、、−１が動作点イ、−１に
移動するので、判別違いを防止することができる。

このような利得設定が完了すると、挿入判別モードに切
換えるべく、ステップ０において抵抗Ｒ０が選択され、
以後、ステップＰにおいて通常どおりの存否判別ルーチ
ンが実行される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る判別違い校正装置を
備えた光学的検知装置は、電源投入に同期して未挿入時
の検出信号のレベルを校正するものであるから、次の効
果を奏する。

■光源毎の標準光にバラツキがあっても電源投入毎に増
幅手段の利得が変更されるので、被判別体の存否判別を
誤りなく行うことができ、装置組込み前の光源特性の測
定等を排除することができる。

■判別違いを起こさない光源であっても校正毎に判別余
裕を大きくするので、光源の長期使用が可能となり、経
年変化による発光量劣化に伴う光源等の交換を少なくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る判別違い校正装置を備えた光学
的検知装置の機能的構成を示すブロック図である。 第２図は、本発明に係る判別違い校正装置を備えた光学
的検知装置を紙葉類挿入検知装置に適用した一実施例を
示す全体構成図である。 第３図は、同実施例における分類動作を説明するため、
ホトトランジスタのコレクタ・エミッタ電圧対コレクタ
電流特性と直流負荷線とを示すグラフ図である。 第４図は、同実施例における検出電圧と選択される抵抗
との対応関係を示すグラフ図である。 第５図は、同実施例における動作手順を示すフローチャ
ートである。 第６図は、従来の透過型紙葉類挿入検知装置の一例を示
す全体構成図である。 第７図は、同従来例におけるホトトランジスタのコレク
タ・エミッタ電圧対コレクタ電流特性と直流負荷線とを
示すグラフ図である。 １　発光ダイオード、２　ホトトランジスタ、３、−、
、、　Ａ　／　Ｄ変換器、６　抵抗アレー、７　抵抗選
択マルチプレクサ、８　校正不能表示用発光ダイオード
、１０　　光源、２０　　光源変換手段、３０　　可変
利得増幅手段、４０　　判別手段、５０　　記憶手段、
６０分類手段、７０　　利得設定制御手段、８０　　判
別違い校正装置、１００　　　マイクロコンピュータ、
１１０人力入力ンターフェース、１２０　　中央処理装
置、１３０　　読出専用メモリ、Ｐ　被判別体、Ｐ、　
　紙ＩＸ類、Ｒ，判別時電流制限抵抗、Ｒ，校正時電流
制限抵抗、ｒ、〜ｒ、、−１　　利得設定抵抗、Ｓ、〜
第２図 第４図 第５図 第　　６　　図 Ｉｃ↑ 第　　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被判別体に対し標準光を照射すべき光源と、該被判
   別体の存否により該標準光の少なくとも部分光量を最大
   値とする増減変化光を受光し、その受光量に基づく値の
   検出電気信号に変換すべき光電変換手段と、該検出電気
   信号を増幅する増幅手段と、その増幅信号に基づいた被
   判別値と予め設定された所定の基準値とを大小比較して
   存否判別信号を出力する判別手段とを含む光学的検知装
   置であって、 前記増幅手段が利得制御信号で利得設定可能の可変利得
   増幅手段であり、被判別値領域をｎ分割した各区分に関
   する区分特定情報及び各区分に対応する利得制御情報を
   予め記憶する記憶手段と、電源投入時の初期被判別値を
   いずれかの区分に分類する分類手段と、その初期被判別
   値が属する区分に対応した利得制御情報に基づく利得制
   御信号を出力する利得設定制御手段とを有する判別違い
   校正装置を備えた光学的検知装置。 ２）請求項第１項に記載の装置において、判別違い校正
   装置は、電源投入時の初期被判別値を検出するために標
   準光の強度を切換える切換手段を含むものであることを
   特徴とする光学的検知装置。