JPH0467908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は透過光検出装置に関し、更に詳細には
入出金自動取引装置や自動販売機等の紙幣鑑別装
置に用いられている透過光センサの制御回路に関
する。

（従来の技術） 紙葉類に印刷された模様、用紙自体の光透過特
性及び用紙の汚損を検出するための、従来のセン
サ例が実開昭60−104971号公報に開示されてお
り、これを第３図ａ，ｂに示す。第３図ａに示す
透過光センサは、スリガラス等の拡散板３５で光
源３１からの光の指向性による光強度の集中を拡
散して均一な光とし、この均一化された光は用紙
３３に照射され、用紙３３を透過した光をスリツ
ト３４で遮光して視野を規定し、受光器３２に受
光する。受光器３２の出力は演算増幅器３６で増
幅され、用紙３３に印刷されたパターン、用紙３
３の光透過特性及び汚損に相当した出力信号を出
力する。

また、第３図ｂに示す透過光センサは第３図ａ
の光源３１を指向性の弱い光源を使用した場合の
もので、光強度の集中が弱いために拡散板３５を
省略したセンサであり、その他の構成要素は第３
図ａと同じである。

このような２つの従来の透過光センサにおける
出力調整は両者とも次のようになされる。先ず、
基準となる光透過特性を有する基準用紙をセンサ
にセツトし、演算増幅器３６の出力が所定値もし
くは所定の範囲内となるように可変抵抗器３７に
より調整するか、または光源３１への供給電流を
増減させて所定値もしくは所定の範囲内の値にす
るか、さらに用紙無しの時可変抵抗器３７により
調整していた。

ここで、第３図ａに示す透過光センサでは受光
器３２に受光する光源３１からの光が指向性を有
し、また特に光自体に指向性を有していなくても
光軸上にスリツトを設けていればスリツトの位置
ずれにより指向性を有することになり、受光器３
２に直進し最も効率よく受光される光も拡散板３
５により拡散される。

しかし、拡散板の拡散の度合はセンサ毎に取り
付けられた拡散板毎に異なるので、相対的に拡散
の度合の大きい拡散板が取り付けられたセンサで
は直進光の拡散も大きく、逆に拡散の度合の小さ
い拡散板が取り付けられたセンサでは直進光の拡
散も小さい。したがつて、拡散板の拡散の度合に
差があつて他の条件が同一である場合には、用紙
無しの時拡散の度合の大きい拡散板が取り付けら
れたセンサの方が拡散の度合の小さい拡散板が取
り付けられたセンサより受光器３２の出力は小さ
くなる。

さらに、センサに用紙をセツトすると、拡散板
３５を通過した光はさらに用紙により多少拡散さ
れるため、受光器３２は効率よく受光できなくな
り受光器３２の出力はより一層減少する。よつ
て、拡散の度合の大きい拡散板が取り付けられた
センサの方が用紙有りと無しのときの出力の差が
小さいため、同一のセンサでの出力比率（＝（用
紙有りの時の出力）÷（用紙無しの時の出力））は
拡散の度合の小さい拡散板を取り付けられたセン
サの出力比率より大きくなる。

また、第３図ｂに示す透過光センサでも上述し
たことと同様であり、要は用紙無しの時に直接光
を受光できる効率に差があるということに起因す
ることである。この場合、例えば受光器３２の光
軸に傾きがあるとすると、用紙無しの時の出力は
相対的に低いが用紙をセツトした時の出力は同一
な比率で低くならない。したがつて、用紙無しの
時にて複数のセンサ毎に出力調整を行なつても各
センサに読取るべき同じ用紙をセツトすると、セ
ンサ毎に受光器３２の出力に差がでてしまう。

さらに、第３図ａ，ｂに示す各透過光センサ共
通に言えることであるが、一般に光源の発光効率
や受光器の光電変換効率は、経年変動があり、ま
た環境温度の変化によつても変動する。このた
め、これらは直接受光器出力に影響し、センサの
安定度という観点において問題である。

この問題点を解決するために受光器出力の変動
を補償する方法としては初期において用紙無しの
時の受光器出力を所定値あるいは所定の範囲内の
値となる様調整し、以後の動作時に用紙無し時の
出力を読み取つて、初期状態における所定の受光
器出力とのずれ量を検出し、読取つた用紙有りの
時の出力を補正する。しかし、この方法では前述
した拡散板の拡散の度合によるセンサ毎の出力レ
ベルの相違という問題は解決できない。

そこで、これらの問題点を解決する手段として
第４図に示す方法が考えられる。

第４図は従来の透過光検出装置を示す回路図で
ある。同図において、用紙無しの時、演算増幅器
４２の出力が所定の値となる様可変抵抗器４３を
調整した後、基準用紙をセンサにセツトさせて演
算増幅器４４の出力が所定の値となるよう可変抵
抗器４５を調整する。演算増幅器４２の出力はス
イツチ４６に、演算増幅器４４の出力はスイツチ
４７にそれぞれ接続され、スイツチ４６と４７は
いずれか一方がオンのときはインバータ４９によ
り他の一つはオフとなるようにしておく。

よつて、演算増幅器４２または４４のいずれか
一方がアナログ−デイジタル変換器（以下、AD
変換器と略す）４８に入力され、デイジタル出力
に変換され出力される。

このような回路により、用紙無しの時にスイツ
チ４６をオンし、初期調整時得られた所定の出力
とのずれ量を検出し、読取るべき用紙がセンサに
セツトされたならばスイツチ４７をオンして読取
つた出力に対し、用紙無しの時に検出しておいた
初期出力とのずれ量に基づいて補正をかけるよう
にする。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の回路では２つの可変
抵抗器による正確な調整がなされることを前提と
しており、用紙有り及び無しに対応するとともに
順序だてて行なわなければならないため、調整作
業は複雑であつて熟練を必要とするという問題点
がある。また、初期調整だけでは調整後の出力変
動に対処できないので、用紙無しの時の出力検出
値に応じて用紙有りの時の出力検出値を補償する
という比較的インテリジエントな機能を持たなけ
ればならないという問題点があつた。

本発明はこれらの問題点を解決するためのもの
で、複雑な調整作業を自動化するとともに調整後
各種要因により発生する受光器出力の変動を自動
的に補償することにより、紙葉類に印刷された模
様、用紙自体の光透過特性及び用紙の汚損等の検
出を高精度に、かつ安定に行なうことができる透
過光検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、光源に
より用紙を照らし、光源に対応して設けられて光
源から用紙を透過した光を光電変換部により電気
信号に光電変換し、当該電気信号に基づいて、用
紙に印刷された模様、用紙自体の光透過特性及び
用紙の汚損を検出する透過光検出装置において、
光電変換部から出力される電気信号に基づいて光
源と光電変換部の間に用紙が有るか無いかを検知
する用紙有無検知部と、光電変換部から出力され
る電気信号を増幅する増幅部と、増幅部により増
幅された電気信号をアナログーデイジタル変換す
るAD変換部と、増幅部とAD変換部との間に設
けられ、増幅部の出力を増幅してAD変換部の出
力レベルを調整する可変利得増幅部と、可変利得
増幅部の利得を制御する利得制御信号を出力する
利得設定部と、基準となる光透過特性を有する基
準用紙を光源と光電変換部との間に挿入して可変
利得増幅部の利得を設定する際に基になる基準初
期値を求める動作モードである基準初期値設定モ
ードと、用紙の通常の検出を行なう通常動作モー
ドとに動作モードを設定する動作モード設定部
と、用紙無しの時のAD変換部の出力である基準
初期値を記憶する記憶部と、動作モード設定部に
より設定された動作モードに従つて各構成要素を
制御する制御部とを具備している。

（作用） 以上のような構成を有する発明によれば、先
ず、動作モード設定部により基準初期値設定モー
ドに設定して基準用紙を光源と光電変換部との間
に挿入する。そして、この時のAD変換部からの
出力レベルが所定値もしくは所定の範囲内の値と
なるように制御部からの指示に基づいて利得設定
部からの利得制御信号により前記可変利得増幅部
の利得が設定される。その後、基準用紙を取り除
いて可変利得増幅部の利得を所定の縮小比率で縮
小させたときのAD変換部からの出力レベルを基
準初期値として記憶する。

そして、動作モード設定部により通常動作モー
ドに設定して光源と光電変換部との間に何もない
時のAD変換部からの出力レベルを基準初期値に
一致又は近似させるように制御部からの指示に基
づいて利得設定部からの利得制御信号により可変
利得増幅部の利得を設定する。さらに、所定の増
大比率でAD変換部からの出力レベルを増大する
ように制御部からの指示に基づいて利得設定部か
らの利得制御信号により可変利得増幅部の利得を
設定し、この利得に基づいて一連の読取動作は増
幅部から出力される電気信号を制御してAD変換
部に供給して成される。

したがつて、本発明は前記問題点を解決するこ
とができ、高精度、かつ安定な検出可能な透過光
検出装置を提供できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示すブロツ
ク図である。同図において、１１は図示していな
い光源からの光を受光して電気信号に変換し出力
するフオトダイオード等の受光器、１２は受光器
１１の出力を増幅させる演算増幅器、１３は演算
増幅器１２の出力が所定値もしくは所定の範囲内
の値となるようにするフイードバツク抵抗器、１
４は演算増幅器１２の出力を後述する利得設定部
１６により設定された利得に応じて増幅する可変
利得増幅器、１５は可変利得増幅器１４の出力を
後述する制御回路１７からのサンプル信号に基づ
いてデイジタル値に変換するAD変換器、１６は
後述する制御回路１７からの利得設定値信号に基
づいて可変利得増幅器１４に対し、利得を特定の
値に設定するための利得制御信号を供給するラツ
チ回路等で構成される利得設定部、１７は後述す
る動作モード設定部１９により設定された各動作
モードに従つて一連の動作を制御する制御回路、
１８は制御回路１７により求められた後述する基
準初期値を格納する不揮発性記憶部、１９は基準
となる光透過特性を有する図示していない基準用
紙を図示していない光源と受光器１１との間に挿
入して後述する基準初期値を求める動作モードで
ある基準初期値設定モードと、通常の用紙の読取
動作を行なう通常動作モードとのどちらかの動作
モードに制御回路１７を設定する動作モード設定
部である。

次に、第１図を用いて本実施例の動作を説明す
る。

先ず、動作モード設定部１９は制御回路１７を
基準初期値設定モードに設定する。そして、基準
用紙を図示していない光源と受光器１１との間に
挿入する。そして、この状態は図示していない用
紙有無検知手段により用紙有りと検知される。こ
の検知結果が制御回路１７に伝達されると、制御
回路１７は最初に可変利得増幅器１４の利得が最
も小さくなるように利得設定値信号を利得設定部
１６に供給し、利得設定部１６は利得制御信号を
可変利得増幅部１４に供給する。その後、制御回
路１７はAD変換器１５の出力レベルが第１の所
定値あるいは許容範囲内の値であるか否か判定す
る。その判定結果、AD変換器１５の出力レベル
が当該第１の所定値あるいは許容範囲の上限値以
上であれば、これ以下の利得とすることは上述の
ように最小値に設定しているので不可能である。
このときはセンサ以上（出力過大等を示す）と判
断し、その旨を表示する処理等を行なう。

また、AD変換器１５の出力レベルが前記第１
の所定値あるいは所定の範囲の下限値以下であれ
ば、制御回路１７は可変利得増幅器１４の利得が
大きくなるように、利得設定部１６に対しての利
得設定値信号を更新し利得設定部１６からの利得
制御信号を更新しては、AD変換器１５の出力レ
ベルが前記第１の所定値あるいは所定の範囲内と
なるまで繰り返し、可変利得増幅器１４の利得を
定める。

そして、基準用紙を取り除き、図示していない
用紙有無検知手段が用紙無しと検知すると、この
検知結果が制御回路１７に伝達される。制御回路
１７は基準用紙有りのときのAD変換器１５の出
力レベルが前記第１の所定値あるいは所定の範囲
内の値を示した際の可変利得増幅器１４の利得に
対し、用紙有り／無しのおおよその比率から予め
定められている所定の比率で縮小させる。

また、制御回路１７を縮小させた利得を可変利
得増幅器１４に設定させるために、制御回路１７
は利得設定部１６に利得設定値信号をもつて可変
させ、利得設定部１６は利得制御信号をもつて当
該縮小させた利得を設定させる。そして、制御回
路１７はAD変換器１５の出力レベルを読取り、
この読取値を基準初期値として不揮発性記憶部１
８に記憶する。最後に、制御回路１７は動作モー
ド設定部１９により通常動作モードに設定される
と、上述の基準初期値設定動作は完了して通常動
作になる。

なお、前記基準初期値設定動作において用紙無
しの時にAD変換器１５の出力を読取る際に可変
利得増幅器１４の利得を所定の比率で縮小するの
は、用紙無しの時の大光量受光により、可変利得
増幅器１４およびAD変換器１５の出力を飽和さ
せないことを目的に行なうものであり、その縮小
比率は飽和しない範囲であつて、かつ読取つた値
の分解能が低下しない程度にしかるべき出力が得
られればよく、仮に１／Ｎとする。

次に、上述の基準初期値設定動作により求めら
れた基準初期値に基づいて行なわれる通常の用紙
読取動作、例えば自動入出金装置等で紙幣の挿入
が検知されて鑑別を行なう時の出力補正動作を説
明する。

先ず、制御回路１７は図示していない用紙有無
検知手段が用紙無しと検知している時に、不揮発
性記憶部１８に記憶されている基準初期値とその
時のAD変換器１５の出力レベルとが一致するか
もしくは近似するように、可変利得増幅器１４の
利得が利得設定部１６へ供給される利得設定値信
号を順次更新することにより求められる。そし
て、制御回路１７は求めた利得に予め定められて
いる所定の倍率を乗算することにより得られる利
得を可変利得増幅器１４に設定するための利得設
定値信号を利得設定部１６に供給し、利得設定部
１６は当該利得設定値信号に基づた利得制御信号
を可変利得増幅器１４に供給する。

ここで、以上のような制御回路１７の動作を説
明すると、基準用紙により所定の出力が得られる
可変利得増幅器１４の利得を求める。そして、こ
の利得を所定の比率で縮小した利得状態における
用紙無しの時のAD変換器１５の出力を基準初期
値として記憶する。以後の通常のセンサ動作にお
いては、用紙無しの時のAD変換器１５の出力が
記憶されている上記基準初期値と同等レベルの出
力となる利得を求め、この利得を一定倍した利得
のもとに用紙の読取動作をするようにしたもので
ある。

なお、上記実施例において、用紙無しの時の
AD変換器１５の出力が不揮発性記憶部１８に記
憶されている基準初期値と同等レベルの出力とな
る利得を一定倍にしたが、この倍率としては上記
実施例のように基準初期値を求める際に使用した
利得の縮小比率１／Ｎの逆数倍、すなわちＮ倍に
設定しておけばこの利得のもとでの基準用紙を用
いたときのAD変換器１５の出力は仮に光源の光
量変化等により受光器１１の出力が変動しても正
常時と同等のものが得られる。

以上説明した第１の実施例は用紙有りの時と用
紙無しの時の利得比率（１：Ｎ）とセンサ出力の
ばらつき、変動分の調整まで対応したものであ
る。ここで、第２図に示す第２の実施例は演算増
幅器１２の利得を利得比率（１：Ｎ）に切替え可
能となるように、フイードバツク抵抗器１３と並
列接続する抵抗器２０、及び接続を切替えるスイ
ツチ２１を設け、演算処理した第１の実施例と異
なり、抵抗器１３，２０の合成低抗値によりハー
ドウエアで処理した例である。

この第２の実施例では、フイードバツク抵抗器
１３の抵抗値R₁に対して抵抗器２０の抵抗値R₂
が（R₁／／R₂：R₂）＝（１：Ｎ）（ここで、“／／”
は並列合成抵抗値を示す）という関係を満足する
ように予め設定しておき、制御回路１７は用紙無
しの時スイツチ２１にスイツチ制御信号によりス
イツチ２１をオン、用紙有りの時スイツチ２１を
オフとなるように制御して、利得比率（１：Ｎ）
とすることにより第１の実施例と同様な制御が可
能である。

また、上記実施例のように基準用紙に基づいて
求められた基準初期値を一度設定して不揮発性の
記憶手段に記憶させていたが、これに限定する必
要はなくて例えば外部記憶手段に記憶しておいて
本実施例の装置が用いられるシステムに電源が投
入された時に外部記憶手段から基準初期値を読み
出して、制御回路１７に付随するRAMなどに書
込むという方法でもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、光源の
光出力の変動、受光器の光電変換効率の変動など
に起因する受光出力の変動が生じたとしても、正
常時と同等の出力レベルが得られるため、光セン
サとしての検出精度が高く、かつ極めて安定にな
る。また、簡単な操作のみで自動的にセンサ特性
を測定し、かつ出力を補償することにより、人為
的調整誤りがなくなるとともに初期調整及び定期
的な再調整に要する手間がなくなり、長時間、経
済的にも高品質を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロツク
図、第２図は本発明の第２の実施例を示すブロツ
ク図、第３図は従来の透過光検出装置を示す構成
図、第４図は従来の透過光検出装置を示す回路図
である。 １１……受光器、１２……演算増幅器、１３…
…フイードバツク抵抗器、１４……可変利得増幅
器、１５……AD変換器、１６……利得設定部、
１７……制御回路、１８……不揮発性記憶部、１
９……動作モード設定部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源により用紙を照らし、前記光源に対応し
   て設けられて前記光源から用紙を透過した光を光
   電変換部により電気信号に光電変換し、当該電気
   信号に基づいて、用紙に印刷された模様、用紙自
   体の光透過特性及び用紙の汚損を検出する透過光
   検出装置において、 該光電変換部から出力される電気信号に基づい
   て前記光源と前記光電変換部の間に用紙が有るか
   無いかを検知する用紙有無検知部と、 前記光電変換部から出力される電気信号を増幅
   する増幅部と、 該増幅部により増幅された電気信号をアナログ
   ーデイジタル変換するAD変換部と、 前記増幅部と前記AD変換部との間に設けら
   れ、前記増幅部の出力を増幅して前記AD変換部
   の出力レベルを調整する可変利得増幅部と、 該可変利得増幅部の利得を制御する利得制御信
   号を出力する利得設定部と、 基準となる光透過特性を有する基準用紙を前記
   光源と前記光電変換部との間に挿入して前記可変
   利得増幅部の利得を設定する際に基になる基準初
   期値を求める動作モードである基準初期値設定モ
   ードと、用紙の通常の検出を行なう通常動作モー
   ドとに動作モードを設定する動作モード設定部
   と、 用紙無しの時の前記AD変換部の出力である前
   記基準初期値を記憶する記憶部と、 前記動作モード設定部により設定された動作モ
   ードに従つて前記各構成要素を制御する制御部と
   を具備し、 前記動作モード設定部により基準初期値設定モ
   ードに設定されたとき、基準用紙を前記光源と前
   記光電変換部との間に挿入し、前記用紙有無検知
   部による用紙有りの検知結果後、前記AD変換部
   からの出力レベルが所定値もしくは所定の範囲内
   の値となるように前記制御部からの指示に基づい
   て前記利得設定部からの利得制御信号により前記
   可変利得増幅部の利得が設定され、前記基準用紙
   を取り除いて前記可変利得増幅部の利得を所定の
   縮小比率で縮小させたときの前記AD変換部から
   の出力レベルを前記基準初期値として前記記憶部
   に記憶し、 前記動作モード設定部により通常動作モードに
   設定されたとき、前記用紙有無検知部による用紙
   無しの検知結果後の前記AD変換部からの出力レ
   ベルが前記基準初期値に一致又は近似させるよう
   に前記制御部からの指示に基づいて前記利得設定
   部からの利得制御信号により前記可変利得増幅部
   の利得を設定し、さらに所定の増大比率で前記
   AD変換部からの出力レベルを増大するように前
   記制御部からの指示に基づいて前記利得設定部か
   らの利得制御信号により設定された前記可変利得
   増幅部の利得を設定することを特徴とする透過光
   検出装置。 ２ 前記所定の増大比率を前記所定の縮小比率の
   逆数とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の透過光検出装置。