JPS5836070A - 光学読取装置 - 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】 この発明は光学読取装置に関し、特に文字や図形などの
カラー印刷物および色彩の加えられた物体の表面などを
走査してその明暗（または明度）および色調（または色
相）を読取る光学読取装置に関する。

従来、この種の装置は発光素子ｊ？よび受光素子を使用
して被検出体の明暗よ？よび色調を読取っていた。被検
出体としては紙幣等の色彩のおびたものがある。このよ
うに、紙幣を読取る光学読取装置は、例えば自動預金機
および両替機等に使用されるため高い検出精度が要求さ
れている。

第１図は従来の光学読取装置に使用され、かつこの発明
に適用される発光素子と受光表子の配置図を示す。

構成において、発光素子の一例の発光ダイオード１４．
１８および受光素子の一例のフォトダイオード１４は被
検出体の一例のカラー印刷物１１の搬送経路を挾んで対
向する位置に配設される。

発光ダイオード１２．１３は波長の異なるものが使用さ
れ、例えば発光ダイオードｌｉｔが緑色系を連続発端し
、発光ダイオード１８が赤色系を連続発光するように選
ばれる。このため、フォトダイオード１４は発光ダイオ
ード１２．１８の緑色系および赤色系の波長領域を検出
できる２つのフォトダイオードが組み込まれたものが使
用される。

なお、印刷物１１は搬送させずに発光ダイオード１２．
１８およびフォトダイオード１４を移動させるようにし
てもよい。また、フォトダイオード１４は発光ダイオ−
＋ｒｔｚ、１ｇに対応するように個別のフォトダイオー
ドを２つ設けても良い。

第２図は従来の光学読取装置のブロック図を示す。第１
図に示すように配設された発光ダイオード１２．１８お
よびフォトダイオード１４は第２図に示すように回路接
続される。すなわち、発光ダイオード１２．１！３は抵
抗２１を介して接地される。フォトダイオード１４は発
光ダイオード１２．１８の各々に対応するように２つの
フォトダイオード１４１，１４２を含む。フォトダイオ
ード１４１のアノード端は対数増幅器２２を介して色調
検出手段の一例の差動増幅器２８および明暗検出手段の
一例の加算器２５の一方端に接続される。フォトダイオ
ード１４２のアノード端は対数増幅器２４を介して差動
増幅器２８および加算器２５の他方端に接続される。フ
ォトダイオード１４１．１４２のカソード端は接地され
る。

第８図は光学読取装置に用いられる発光素子の出力波形
図を示す。

動作において、印刷物１１が一定方回の′Ａ１（度Ｖで
発光ダイオード１２．１８とフォトダイオード１４１．
１４２との間を搬送される。このとき、発光ダイオード
１２．１８から発イられた光は印刷物１１を透過してフ
ォトダイオード１４１，１４２に受光される。このため
、フォトダイオード１４１．１４２は短絡電流１ｔ、Ｉ
２を出力する。

この短絡電ｉ１１．Ｉ！は各々対数増幅器２２゜２４に
入力されｌｏｇ　Ｉ　１　、　ｌｏｇ　Ｉ　２となる。

対数増幅器２２出力ｌｏｇ　Ｉ　１は差動増幅器２８お
よび加算器２５に入力される。同様に、対数増幅器２４
出力ｌｏｇ　Ｉ　２は差動増幅器２Ｂおよび加算器２５
に入力される。このため、差動増幅器２８は対数増幅器
２ｇ、、２４の差（６ｏｇｌｌ−ｌｏｇＩ２＝１４１．
１４２の出力比を求める。つまり、差動増幅器２８出力
は色調信号となる。また、加算器２５は対数増幅器２２
．２４の和（ｌｏｇｌｌ　十Ａ’ｏｇＩ２＊Ａｏｇ（Ｉ
ｌ−Ｉ２））　　を求め、結果的にはフオトダ・ｆオー
ド１４１，１４２の出力積を求める。つ１．）、加算器
２５出力は明暗信号となる。

その結果、光学読取装置はこの色調信号および明暗信号
に基づいて印刷物１１を検出する。

しガ＼し、このようにＭヤ成された光学読取装置では、
発光ダイオード１２．１Ｂ、フォトダイオード１４１，
１４２および対数増幅器２２．２４の温度による特性変
化が大きく、かつ長期間使用すると発光ダイオード１２
．１８およびフォトダイオード１４１，１４２にほこり
や粉塵等が付着して、安定な出力が得られず、検出精度
が劣化し誤まった色ＰＪＪ４または明暗を検出するとい
う欠点があった。

また、従来、この欠点を無くするために発光ダイオード
１２．１３に明暗信号に基づく制御を施こしたシ、ある
いは色調信号に基づく制御が考えられていた。すなわち
、今、発光ダイオード１２にほこり等が付着し、発光ダ
イオード１８にほこシ等が付着されていないとする。こ
のとき、発光ダイオード１２．１３の光出力は第３図の
点線Ａに示すように発光ダイオード１２のみの光出力が
低下する。このため、ある一定レベルの光出力を得るよ
うに発光ダイオード１２．１８に明暗信号に基づく制御
をかけると、発光ダイオード１２の光出力は第８図の実
線Ｂに示すように一定レベルとなるが、発光ダイオード
１Ｂの光出力が第８図の１点鎖線Ｃに示すように一定レ
ベル以上となる。

その結果、フォトダイオード１４１．１４ｓｌｉ発光ダ
イオード１８の光出力のみを検出するととになシ誤まっ
て検出するという欠点がちる。

一方、発光ダイオードｉ３　ｔａに色？Ｊ４　（Ｎ　ｔ
に基づく制御をかけると、色調のバランスはとれるが、
全体の明暗のレベルがずれるという欠点がある。

それゆえに、この発明の目的は、安価でかつ簡単な回路
構成で、安定な出力が得られ検出精度の高い光学読取装
置を提供することである。

この発明は要約すれば、２つの発光素子の色調のバラン
スが所定状態となり、かつ２つの発光素子の明暗のレベ
ルが一定のレベルとなるように２つの発光状態を制御す
るようにしたものである。

以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第４・図はこの発明の一実施例の光学読取装置のブロッ
ク図を示す。

第５図はこの実権例の光学読取装置の各部の出力波形図
であり、特Ｋ　（ａ）　、　（ｂ）はフォトダイオード
１４１．１４２の出力、（ｃ）はゲート回路の出力を示
す。

第４図において、第２図と同一符号は同一あるいは相当
する部分を示す。構成において、この実施例が第８図と
異なる点は、差動増幅器２８が第１のフィードバック回
路の一例のフィードバック回路８１を介して発光ダイオ
シト１：′２に接続され、かつ加算器２５が第２のフィ
ードバック回路の一例のフィードバック回路８２を介し
て発光ダイオード１３に接続されたことである。フィー
ドバック回路３１．（８２）はサンプルホールド回路８
１１、（８２１）とドライブ回路８１２（８２２）とを
含む。サンプルホールド回路ａｔｔ、ａｇｔはゲート回
路（図示せず）に接続される。

なお、発光ダイオード１２．１８およびフォトダイオー
ド１４１，１４２は印刷物（図示せず）の搬送路を挾ん
で対向する位置に配置されている。

また、発光ダイオード１２．１８と印刷物との距離が離
れている場合には発光ダイオードｔＳ、ｔ８と印刷物と
の間にレンズを配設し発光ダイオード１２．１８の光を
集光させても良い。

次に、第４図および第５図を参照してこの実施例の動作
を説明する。まず、印刷物が発光ダイオード１２．１８
とフォトダイオード１４１，１４２との間に挿入されて
いない場合について説明する。この場合は、フォトダイ
オード１４１．１４２が直接発光ダイオード１２．１８
の光を受光している。このため、フォトダイオード１４
１．１４２は発光ダイオード１２．１８の発光量に比例
した短絡電流１　Ｂ　、　Ｉ　４を出力する。この短絡
電流１Ｂ、Ｉ４は各々対数増幅器２２．２４に入力され
対数値ｄｏｇＩ３　、　ｌｏｇＩ４として導出される。

対数増幅器２２出力１０ｇｌ８は差動増幅器２８および
加算器２５に入力される。同様に、対数増幅器２４出力
ｌｏｇＩ４は加算器２５および差動増幅器２８に入力さ
れる。このため、差動増幅器２８はフォトダイオード１
４１，１４２の出方比、すなわち色調信号を出力する。

この色調信号はサンプルホールド回路ａｌｌに与えられ
る。また、加算器２５はフォトダイオード１４１，１４
２の出力積、すなわち明暗信号を出力する。この明暗信
９Ｈサンプルホールド回路３２１に与えられる。

ところで、サンプルホールド回路ａｔｔ、ａ２１にはゲ
ート回路（図示せず）から第５図（ｃ）に示すようにハ
イレベルのゲート信号が入力される。

すなわち、サンプルホールド回路ａｌｌはハイレベルの
ケート信号が入力される間、色調信’＋ヲ刻々ナンプル
ホールドする。このナンブルホールド回路８１１出力は
ドライブ回路８１２に与えられる。このため、ドライブ
回路８１２はサンプルホールドされた色調信号に基づき
発光ダイオード１２の発光量が一定となるように制御す
る。

一方、サンプルホールド回路８２１は明暗信号を刻々す
／プルホールドする。このサンプルホールド回路８２１
出力はドライブ回路８２２に与えられる。このため、ド
ライブ回路８２２はサンプルホールドされた明暗信号に
基づき発光ダイオード１８の発光量が一定となるように
制御する。

第８図の例を挙げてより具体的に説明すると、発光ダイ
オード１Ｂの光出力が点線Ａに示すように低下すると、
サンプルホールドされた色調信号によってドライブ回路
８１２は実線Ｂに示すように発光ダイオード１２．１８
の光出力と同じになるように発光ダイオードｔｇの順電
流を制御する。

また、発光ダイオード１８の光出力が２点鎖線りに示す
ように低下すると、サンプルホールドされた明暗信号に
よってドライブ回路３２ｇは実線Ｂに示すように発光ダ
イオード１２．１８の光出力と同じになるように発光ダ
イオード１８の順電流を制御する。さらに、発光ダイオ
ード１２　、１３の光出力が点ＭＡおよび２点鎖線りに
示すように両方が低下すると、サンプルホールドされた
色調信号および明暗信号によってドライブ回路３１２．
３２２は、ａ、線Ｂに示すように発光ダイオード１２．
１８の光出力と同じＫなるように発光ダイオード１２．
１８の順電流を制御する。

次に、印刷物が発光ダイオードｔ２．ｔａとフォトダイ
オード１４１．１４２との間に挿入され搬送された場合
に°ついて説明する。この場合は、フォトダイオード１
４１．１４２が印刷物を通して発光ダイオード１２．１
８の光を受光する。このため、フォトダイオード１４１
．１４２は第５図ｆａ）　、　（ｂ）に示すように印刷
物によって透過された発光はに比例しだ電気信号を出力
する。この電気信号は対数増幅器２２，２４、差動増幅
器２３、および加算器２５によって明暗信号および色調
信号に変換される。

ところで、サンプルホールド回路ａ　ｔ　１．８２１に
は印刷物が搬送されている間、ゲート回路から第５図（
ｃ）に示すようにローレベルのゲート信号が与えられて
いる。すなわち、サンプルホールド回路８１１は印刷物
が発光ダイオード１２．１８とフォトダイオード１４１
．１４２との間に挿入されたことに応じて、ゲート信号
のなくなる直前にサンプルホールドされた色調信号ヲ出
力する。このサンプルホールドされた色調信号はドライ
ブ回路８１２に与えられる。このため、ドライブ回路８
１２はゲート信号のなくなる直前にナノプルホールドさ
れた色調信号に基づいて発光ダイオード１２の発光量を
制御するのを持続する。すなわち、印刷物の通過中に検
出された色調信号に基づいては、フィトバック制御が行
なわれない。

一方、サンプルホールド回路３２１は印刷物が挿入され
たことに応じてゲート信号のなくなる直前にサンプルホ
ールドされた明暗ＩＦｔ号をドライブ回路８２２に与え
る。とのため、ドライブ回路８２２はゲート信号のなく
なる直前にサンプルホールドされた明暗信号に基づいて
発光ダイオード１８の発光量を制御するのを持続する。

すなわち、印刷物の通過中に検出された明暗信号に基づ
いては、フィードバック制御が行なわれない。

従って、フィードバック回路８１，８２は印刷物が発光
ダイオード１２．１３とフォトダイオード１４１．１４
２との間に挿入されない期間中、明暗信号および色調信
号を刻々サンプルホールドし、かつサンプルホールドさ
れた明暗信号および色調信号に基づいて発光ダイオード
１２．１３の発光はを制御する。一方、フィードバック
回路８１．８２は印刷物が挿入されたことに応じてゲー
ト信号のなくなる直前にサンプルホールドされた明暗信
号および色調信号に基づいて発光ダイオード１２．１８
の発光量の制御状態を持続し、そのとき検出された色調
信号および明暗信号でフィードバック制御されない。こ
のため、フォトダイオードｔ４ｔ、ｔ４ｇは安定な出力
が得られ、誤まつ九明暗および色調を検出するというこ
とがない。

第６図はこの発明のその他の実施例の光学読取装置のブ
ロック図を示す。

第７図はこの実施例の光学読取装置の各部の出力波形図
であり、特に（ａ）はパルス発４辰器６１の出力、（ｂ
）　、　（Ｃ）は発光ダイオード１２．１８の出力、（
ａ）は増幅器２２の出プハ（ｅ）はローパスフィルタ６
６の出力、（ｆ）はバイパスフィルタ６７の出力、（ｇ
）ｌｄｔ−−パスフィルタ６９の出力を示す。

構成において、この実施例が第４図ど異なる点は、発光
ダイオード１２．１８を交互発光させるためにパルス発
振器６１．インバータ６２、および増幅器６８．６４を
設け、また明暗検出手段の一例としてローパスフィルタ
６６を使用しかつ色調検出手段の一例としてバイパスフ
ィルタ６７および乗算回路６８を設けたことである。

なお、フォトダイオード１４は赤色および緑色を含む幅
広い波長領域を検出できる１つのフォトダイオードが用
いられる。

以下、第６図および第７図を参照してこの実施例の動作
を説明する。

パルス発振器６１は第７図（ａ）に示すように適当な周
波数のパルス信号を発生する。このパルス償。

号の周波数は印刷物ｌｌの明暗や色調が変化する周波数
より高く、かつ発光ダイオード１２．１３やフォトダイ
オード１４の応答速度、印刷物ｌｌにカラー印刷されて
いる図形などの細かさおよび印刷物１１の搬送速度等に
応じて適当な値に選ばれる。またパルス信号のパルス幅
はパルス信号の周期の１に選択される。このパルス信号
は増幅器６８で増幅されるとともに、インバータ６２に
よって反転されたのち増幅器６４で増幅される。増幅器
６８．６４出力は第７図（ｂ）　、　（Ｃ）に示すよう
に交互に発光ダイオード１３．１２に与える。このため
、発光ダイオード１２．１８は交互に発光する。発光ダ
イオード１２．１８からの光はレンズ６５によって発光
ダイオード１２．１１とフォトダイオード１４との間を
搬送する印刷物ｌｌ上の１点く集光され、印刷物ｌｌを
透過してフォトダイオード１４に受光される。フォトダ
イオード１４出力は増幅器２２によって第７図（ｄ）に
示すように増幅される。すなわち、増幅器２２出力は印
刷物１１の走査されている部分が赤またはこれに近い橙
などの赤味を帯びている場合に発光ダイオード１３が発
光したときに高いレベルとなり、発光ダイオード１２が
発光したときに低いレベルとなるので第７図（ｄ）の赤
レベルＲのようになる。また、増幅器２２出力は印刷物
ｌｌの走査されている部分が緑またはこれに近い色の場
合に発光ダイオード１２が発光したときに高いレベルと
なり、発光ダイオード１３が発光したときに低いレベル
となるので第７図（ｄ）の緑レベルＧのようＫなる。こ
の増幅器２２出力はローパスフィルタ６６によって第７
図（ｅ）に示すようにパルス信号成分が除去され、第７
図（ｄ）のＭレベルに相当する明暗信号となる。

さらに１この増幅器２２出力はバイパスフィルタ６７に
よって第７図（ｆ）に示すようにパルス信号成分のみが
抽出されるため明暗信号が除去され、赤レベルＲおよび
緑レベルＧの交互の信号となる。

このバイパスフィルタ６７出力は乗算回路６８に与えら
れ、パルス信号との積がとられる。すなわチ、パルス信
号のハイレベルを正、ローレベルを負とすると、パルス
信号が発光ダイオード１８の発光周期と同じであり、か
つバイパスフィルタ６７出力において印刷物１１の赤味
がかつている部分に対応する信号が赤レベルＲで正、緑
レベルＧで負であるため、バイパスフィルタ６７出力の
赤色系の部分の乗算回路６８出力は正となる。また、バ
イパスフィルタ６７出力の緑色系の部分の乗算回路６８
出力は前述と逆に負となる。この乗算回路６８出力はロ
ーパスフィルタ６９によってスパイク等の不要成分が除
去される。このため、ローパスフィルタ６９出力は第７
図（ｇ）に示すように印刷物１１が赤色系の部分で正と
なり、緑色系の部分で負となるような色調信号が得られ
る。

ところで、印刷物ｌｌが搬送されている間、ゲート回路
（図示せず）は第５図（ｃ）に示すようにローレベルの
ゲート信号をサンプルホールド回路８１１．８２１に与
えている。このため、サンプルホールド回路Ｓｔｔは印
刷物１１が搬送されたことに応じて、ゲート信号のなく
なる直前にサンプルホールドされた色調信ＪｉｊＩを増
幅器６４に出力する。同様に、サンプルホールド回路８
２１はゲート信号のなくなる直前にサンプルホールドさ
れた明暗信号を増幅器６８に出力する。その結果、増幅
器６３はゲート信号のなくなる直前にサンプルホールド
された明暗信号に基づ鬼ハて発光ダイオード１８の発光
量を制御するのを持続する。すなわち、印刷物ｔ’ｔの
通過中に検出された明暗信号に基づいては、フィードバ
ック制御が行なわれない。

一方、増幅器６４出力はゲート信号のなくなる直前にサ
ンプルホールドされた色調信号に基づいて発光ダイオー
ド１２の発光量を制御するのを持続する。すなわち、印
刷物ｉｔの通過中に検出されたｆ！！Ｊ１ｍ信号に基づ
いてＬ１フィードバック制御が行なわれない。

従って、発光ダイオード１２．１８の交互発光において
も、発光ダイオード１２．１８の発光量を制御すること
により安定な出力が得られる。

なお、上述の各実施例では明暗信号によって発光ダイオ
ード１Ｂを制御し、かつ色調信号によって発光ダイオー
ド１２を制御した場合について説明したが、これに限ら
ず色調信号によって発光ダイオード１８を制御し、かつ
明暗信号によって発光ダイオード１２を制御しても良い
。同様に、この点に関しては色調信号によっていずれか
一方の発光ダイオードを制御し、かつ明暗信号によって
両方の発光ダイオードを制御１７ても曵い。また、］二
述の各実施例ではフォトダイオード１４が印刷物の透過
した光を受光する場合１でついて説明したが、これに限
らずフォトダイオード１４が印刷物の反射した光を受光
するようにしても良込。さらに、」二連の各実施例では
受光素子にフォトダイオードを使用して説明したが、こ
れに限らずフォトトランジスタを使用しても良い。

以上のように、この発明によれば、安価でかつ簡単な回
路構成で、発光素子′しよび受光素子の温ｌｆまたは唸
こりや粉塵等の付着による影響を受けても安定な出力が
得られ、検出精度が高くなるという特有の効果が奏され
る。また、この発明によれば、受光素子出力を増幅する
回路の温度変化による出力変動も補償できる′という効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学読取装置に用いられ、かつこの発明
に適用される発光素子と受光素子のｌ！ｉｉ！置図を示
す。第２図は従来の光学読取装置のブロック図を示す。 第８図は光学読取装置に用いられる発光素子の出力波形
図を示す。第４図はこの発明の一実施例の光学読取装置
のグロック図を示す。 第５図はこの実権例の光学読取装置の各部の出力波形図
を示す。第６図はこの発明のそのイ［１の実施例の光学
読取装置のブロック図を示す。第７図はこの実施例の光
学読取装置の各部の出力波形図を示す。 図において、１１は印刷物、１２およびｔ　ａ　Ｖ、１
：発光ダイオード、１４はフォトダイオード、２２およ
び８４は的数増幅器、２８は差動増幅器、３５は加算器
、８１および８２はフィードバック回路、６１はパルス
発振器、６２はインバータ、６８および６４は増幅器、
６５はレンズ、６６ｉ？よび６９はローパスフィルタ、
６７はハイプスフイルタ、６８は乗算回路を示す。 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 波長の異なる光を被検出体に投光する少なくとも２種類
   の発光素子、 前記被検出体を介して与えられる前記各発光素子の光を
   受光する受光素子、 前記受光素子出力に基づいて前記被検出体の色調を検出
   する色調検出手段、 前記受光素子出力に基づいて前記被検出体の明暗を検出
   する明暗検出手段、 前記色調検出手段出力に基づいて前記発光素子のいずれ
   か一方の光の強さを制御する第１のフィードバック回路
   、および 前記明暗検出手段出力に基づいて前記発光素子の少なく
   とも他方の光の強さを制御する第２のフィードバック回
   路を備えた、光学読取装置。