JPH05215855A - 物体検出装置 - Google Patents

物体検出装置

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JPH05215855A
JPH05215855A JP1774692A JP1774692A JPH05215855A JP H05215855 A JPH05215855 A JP H05215855A JP 1774692 A JP1774692 A JP 1774692A JP 1774692 A JP1774692 A JP 1774692A JP H05215855 A JPH05215855 A JP H05215855A
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pulse signal
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Yasumasa Koakutsu
泰正 小圷
Kiyoaki Sera
清昭 世羅
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FUJIYA DENKI SEISAKUSHO KK
Mitsubishi Power Ltd
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FUJIYA DENKI SEISAKUSHO KK
Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作信頼性の高い物体検出装置を提供するこ
とにある。 【構成】 一定の周波数でパルス信号を出力するパルス
信号発生手段1と、そのパルス信号発生手段1から出力
されるパルス信号に基づいて点灯と消灯を繰り返し、被
検出物体に向けて光を照射する発光素子3と、被検出物
体からの反射光または透過光を受光する受光素子4と、
その受光素子4が受光したときに生じる電流を電圧に変
換する電流−電圧変換手段5と、その電流−電圧変換手
段5から出力される信号が、前記パルス信号発生手段1
から出力されるパルス信号と同一周波数でかつ同一位相
の場合のみ有効な物体検出信号として判別する有効信号
判別手段6とを備えていることを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばバーコードスキ
ャナあるいはエンコーダなどの物体検出装置に係り、特
に被検出物体に向けて光を照射する発光素子と、その被
検出物体からの反射光または透過光を受光する受光素子
とを備え、光学的に物体を検出する構成の物体検出装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバーを使用したバーコー
ドスキャナは小型化が可能であるため、例えば自動通帳
読み取り装置の如き各種端末機器などに利用されてい
る。
【0003】ところが光ファイバーを使用したバーコー
ドスキャナなどの物体検出装置では、S/Nを大きくと
る必要があり、そのためにはダイナミックレンジがとれ
ることが重要である。
【0004】物体検出装置として従来、例えば特開昭5
4−93474号公報に記載されているような発明が提
案されている。この物体検出装置は、パルス信号発生回
路と、そのパルス信号発生回路からのパルス信号で駆動
される物体検出用信号源と、その物体検出用信号源から
の信号を受信する受信器と、物体の有無を検出して前記
受信器に受信器出力パルス信号を生起する手段と、前記
パルス信号発生回路からのパルス信号と受信器出力パル
ス信号とを受けてパルス信号を出力する物体判別回路
と、その物体判別回路からの出力で駆動される制御回路
とを備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの物体検出
装置では交流ノイズの対策について配慮されておらず、
前述のようにパルス信号発生回路からのパルス信号と受
信器出力パルス信号とのアンド条件が成立すると物体有
りと判別する構成になつているため、何らかの原因で交
流ノイズが飛び込んできたとき、そのノイズによって物
体判別回路のアンド条件が成立すると、物体が無いにも
かかわらず物体有りと誤って判断してしまうことがあ
る。
【0006】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解消し、動作信頼性の高い物体検出装置を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一定の周波数でパルス信号を出力する、
例えば発振器などのパルス信号発生手段と、そのパルス
信号発生手段から出力されるパルス信号に基づいて点灯
と消灯を繰り返し、被検出物体に向けて光を照射する発
光素子と、その被検出物体からの反射光または透過光を
受光する受光素子と、その受光素子が受光したときに生
じる電流を電圧に変換する電流−電圧変換手段と、その
電流−電圧変換手段から出力される信号が、前記パルス
信号発生手段から出力されるパルス信号と同一周波数で
かつ同一位相の場合のみ有効な物体検出信号として判別
する、例えば掛算器などの有効信号判別手段とを備えて
いることを特徴とするものである。
【0008】上記目的を達成するために、さらに本発明
は、一定の周波数でパルス信号を出力する例えば発振器
などのパルス信号発生手段と、そのパルス信号発生手段
から出力されるパルス信号に基づいて点灯と消灯を繰り
返し、被検出物体に向けて光を照射する発光素子と、そ
の被検出物体からの反射光または透過光を受光する受光
素子と、その受光素子が受光したときに生じる電流を電
圧に変換する電流−電圧変換手段と、その電流−電圧変
換手段から出力される信号が、前記パルス信号発生手段
から出力されるパルス信号と同一周波数でかつ同一位相
の場合のみ有効な物体検出信号として判別する、例えば
掛算器などの有効信号判別手段と、その有効信号判別手
段からの物体検出信号を包絡線検波する包絡線検波手段
と、その包絡線検波手段によって包絡線検波された信号
がピーク値に至るまでチャージアップしてホールドし、
基準値として出力するピークホールド手段と、一方の入
力端に前記包絡線検波手段によって包絡線検波された信
号を入力し、他方の入力端に前記ピークホールド手段か
らの基準値を入力して、包絡線検波された信号が基準値
を越えているときに出力をオンするコンパレータ手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明は前述のように有効信号判別手段を設け
ることにより、簡単な構成で交流ノイズの影響を有効に
解消して、従来提案されたもののように誤った判断をす
ることはない。
【0010】また前記包絡線検波手段によって包絡線検
波された信号をピークホールド手段に導き、その信号に
基づいて基準値を設定し、それをコンパレータ手段に入
力することによって、入力信号に応じて基準値を自動的
に可変することができるから、波形歪を少なくすること
ができる。
【0011】このようなことから、動作信頼性の高い物
体検出装置を提供することができる。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を図とともに説明する。
図1は実施例に係るバーコードスキャナのブロック図
で、まず、この図を用いてバーコードスキャナの概略構
成について説明する。図中の1は発振器、2はLEDド
ライバー、3はLEDからなる発光素子、4は受光素
子、5は電流・電圧変換手段(以下I/V変換器と称
す)、6は掛算器、7は包絡線検波器、8はピークホー
ルド回路、9はコンパレータである。
【0013】前記発振器1は前記LEDドライバー2な
らびに掛算器6を駆動するためのもので、この実施例で
は、バーコードの印刷幅、読み取り速度ならびにS/N
などを考慮して発振周波数が50KHzのものを使用し
ている。
【0014】前記LEDドライバー2は、50KHzの
発振により、20μ秒間の点灯、消灯を繰り返すように
なっている。
【0015】このバーコードスキャナの場合、発光素子
3と受光素子4とが対になって設けられ、発光素子3か
ら出力された光が被検出物体(例えば自動通帳読み取り
装置に取り込まれた通帳)のバーコード面にスポツト状
に照射される。そしてバーコード面で反射した光が受光
素子4に導かれる。この受光素子4とI/V変換器5と
の間は光ファイバによって接続され、受光素子4からの
光情報が光ファイバを通してI/V変換器5に伝送され
る。
【0016】前記I/V変換器5は、受光素子(PD)
4に逆バイアスをかけておき、受光素子(PD)4に光
が当たると、逆方向に電流(光電流:IPD)が流れ、こ
の電流を電圧VO に変換するようになっている。図2
は、このI/V変換器5の詳細を示す回路図である。
【0017】なお図3に示すように、光電流IPDが大き
く流れるとそれに応じてオペアンプは大きく振幅し、あ
る程度大きくなると、オペアンプのリニア領域を越えて
しまい、物体検出で重要な位相情報を失ってしまう。そ
こで本実施例では、抵抗Rに対して並列にダイオードD
を接続して、オペアンプは常に位相情報を失わないよう
に構成されている。この光電流IPDはI/V変換後にカ
ップリングコンデンサ10(図1参照)により直流成分
がカットされ、交流成分だけが前記掛算器6に入力され
る。
【0018】この掛算器6は、前記発光素子3と同一周
波数でかつ同一位相で信号を、発光素子3の点灯時は×
1、発光素子3の消灯時は×−1するようになってい
る。
【0019】図4は、発振器1、I/V変換器5ならび
に掛算器6における各信号の波形図である。同図の
(a)は発振器1の出力波形、(b)はI/V変換器5
の出力波形、(c)は掛算器6の入力波形、(d)は同
位相の場合の掛算器6の出力波形、(e)は位相差が1
80°の場合の掛算器6の出力波形、(f)は位相差が
90°の場合の掛算器6の出力波形である。
【0020】同図(e)に示すように位相差が180°
あると(d)の同位相の場合とは逆極性の出力が得ら
れ、ノイズとして認め受光素子4は受光しなかったと判
断する。また、(f)に示すように位相差が90°の場
合は±の成分が同一量となり、積分すると互いにキヤン
セルされ、0Vとなりこれも受光しなかったと判断す
る。従って、同位相の場合のみ希望の極性で出力され、
これを有効として採用する。このように発光素子3と同
一周波数で、かつ同一位相の信号だけを有効信号として
採用すれば、S/Nを大幅に向上することがてきる。
【0021】例えば太陽光や電灯などのDC成分のノイ
ズが印加された場合、掛算器6に入る前でACカップリ
ングされており、光入力歪として判別されたパルス状の
ノイズも発光素子3と同一周波数でかつ同一位相で飛び
込む可能性は殆ど皆無である。このことは、非常に狭帯
域のフィルタを有するアンプと実質的に等価の機能をも
ち、安価な構成となる。
【0022】また前記掛算器6の入力をAC結合するこ
とにより、受光素子4の暗電流、I/V変換器5の温度
ドリフトが無視できるという効果がある。
【0023】この掛算器6からの出力をCRフィルタの
みで積分した場合、スパイク成分が残ってしまい、後段
の2値化回路での信号と基準値との差を大きくとる必要
がある。しかし低レベルの場合、ペデスタル値と信号の
差が無くなり、結果としてダイナミックレンジが大きく
とれず、S/Nの小さい回路となってしまう。また、追
従方式の基準値にした場合、包絡線のピーク近くで設定
しないと波形歪が大きくなるという問題がある。
【0024】この2つの問題を解消するとともに後段処
理の都合上極性の反転を行うため、本実施例では図1に
示すようにCRフィルタと極性反転式の包絡線検波器7
を併用している。
【0025】図5は、CRフィルタのみを使用した場合
と、CRフィルタと極性反転式包絡線検波器7を併用し
た場合の波形図である。同図の(a)は掛算器6からの
出力波形、同図(b)はCRフィルタだけで処理した場
合の波形、同図(c)はCRフィルタと極性反転式包絡
線検波器7で処理した場合の波形である。
【0026】このようにして包絡線検波した信号を多少
減衰させ、前記ピークホールド回路8に注入する。そし
てピーク値に至るまでチャージアップし、光入力オフ時
にこれをホールドする。このホールド時間は、次に到来
する信号の時間よりも十分に短い時間で、例えば発光素
子3の周波数の数波程度でよい。
【0027】光入力があると、その受光量に比例した包
絡線検波出力がコンパレータ9に入力される。また他方
の入力端には、前記ピークホールド回路8の出力(基準
値)が入力される。
【0028】同位相の光入力があると、包絡線検波出力
が基準値の不感帯レベルを越え、しかもピークホールド
のレベルを越えると、コンパレータ9は光入力ありと判
断し、出力をオンする。また、光入力が無くなると、ピ
ークホールドのレベルをクロスして、コンパレータ9は
光入力なしと判断し、出力をオフする。図6は、コンパ
レータ9による2値化出力の様子を示す波形図である。
同図の(a)は光入力の波形、同図(b)は包絡線検波
出力(実線)とピークホールド出力(点線)とを示す波
形、同図(c)は2値化出力の波形をそれぞれ示してい
る。
【0029】このように本実施例では光入力の有無を、
オン、オフととに発生原因に近いレベル(時間)で判定
するので、波形歪に対して非常に優れている。
【0030】前記実施例はバーコードスキャナの場合に
ついて説明したが、例えば多数のスリットを形成したス
リット板を間にしての一方に発光素子を、他方に受光素
子を、それぞれ対向するように配置したエンコーダの場
合は、前記スリットを透過した光を前記受光素子を受け
ることになる。また本発明は、他の構成の光学的な物体
検出装置にも適用できる。
【0031】
【発明の効果】本発明は前述のように有効信号判別手段
を設けることにより、簡単な構成で交流ノイズの影響を
有効に解消して、従来提案されたもののように誤った判
断をすることはない。
【0032】また前記包絡線検波手段によって包絡線検
波された信号をピークホールド手段に導き、その信号に
基づいて基準値を設定し、それをコンパレータ手段に入
力することによって、入力信号に応じて基準値を自動的
に可変することができるから、波形歪を少なくすること
ができる。
【0033】このようなことから、動作信頼性の高い物
体検出装置を提供することができる。
【0034】LEDの発光中心波長を660μm、駆動
電流を35mA、駆動周波数を50KHz、発光パワー
を−36dBm、受光素子の逆バイアスを5V、受光素
子からの光情報を1.0mm径のプラスチックケーブル
で伝送する場合、前記本発明の実施例の場合にはS/N
が28dBとれたが、前述した従来提案の構成のもので
は同じ条件でS/Nは12dBと低い。従って、特に光
ファイバを使用する物体検出装置では本発明の方が大き
なS/Nがとれて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るバーコードスキャナのブ
ロック図である。
【図2】I/V変換器の回路図である。
【図3】光電流とI/V変換器の出力電圧との関係を示
す特性図である。
【図4】発振器、I/V変換器ならびに掛算器の入、出
力波形図である。
【図5】掛算器からの出力信号をCRフィルタのみで処
理した場合と、CRフィルタと包絡線検波器で処理した
場合の波形図である。
【図6】コンパレータによる2値化出力の様子を説明す
るための波形図である。
【符号の説明】
1 発振器 2 LEDドライバー 3 発光素子 4 受光素子 5 I/V変換器 6 掛算器 7 包絡線検波器 8 ピークホールド回路 9 コンパレータ 10 カップリングコンデンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の周波数でパルス信号を出力するパ
    ルス信号発生手段と、 そのパルス信号発生手段から出力されるパルス信号に基
    づいて点灯と消灯を繰り返し、被検出物体に向けて光を
    照射する発光素子と、 その被検出物体からの反射光または透過光を受光する受
    光素子と、 その受光素子が受光したときに生じる電流を電圧に変換
    する電流−電圧変換手段と、 その電流−電圧変換手段から出力される信号が、前記パ
    ルス信号発生手段から出力されるパルス信号と同一周波
    数でかつ同一位相の場合のみ有効な物体検出信号として
    判別する有効信号判別手段とを備えていることを特徴と
    する物体検出装置。
  2. 【請求項2】 一定の周波数でパルス信号を出力するパ
    ルス信号発生手段と、 そのパルス信号発生手段から出力されるパルス信号に基
    づいて点灯と消灯を繰り返し、被検出物体に向けて光を
    照射する発光素子と、 その被検出物体からの反射光または透過光を受光する受
    光素子と、 その受光素子が受光したときに生じる電流を電圧に変換
    する電流−電圧変換手段と、 その電流−電圧変換手段から出力される信号が、前記パ
    ルス信号発生手段から出力されるパルス信号と同一周波
    数でかつ同一位相の場合のみ有効な物体検出信号として
    判別する有効信号判別手段と、 その有効信号判別手段からの物体検出信号を包絡線検波
    する包絡線検波手段と、 その包絡線検波手段によって包絡線検波された信号がピ
    ーク値に至るまでチャージアップしてホールドし、基準
    値として出力するピークホールド手段と、 一方の入力端に前記包絡線検波手段によって包絡線検波
    された信号を入力し、他方の入力端に前記ピークホール
    ド手段からの基準値を入力して、包絡線検波された信号
    が基準値を越えているときに出力をオンするコンパレー
    タ手段とを備えたことを特徴とする物体検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載において、
    前記電流−電圧変換手段が、受光素子が受光したときに
    生じる電流を電圧に変換するための抵抗体と、その抵抗
    体に対して並列に接続されたダイオードとを有している
    ことを特徴とする物体検出装置。
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KR102441183B1 (ko) * 2019-06-19 2022-09-06 가부시키가이샤 크로스포 장신구용 잠금 부재, 장신구용 잠금쇠, 장신구, 및 장신구용 잠금 부재의 조립 세트

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