JPS60216663A - 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】 ［産業上の利用分野］ 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。

［発明の概要］ この発明は、光学読取装置において、 波長の異なる光を被検出体に投光し、この被検出体から
の光を２個の受光素子で受光し、これら２個の受光素子
の出力を対数増幅器で対数増幅した後、差動増幅器で差
動増幅することにより、簡単かつ安価な構成で被検出体
の色調を検出するようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置は発光素子および受光素子を使用し
て被検出体の明暗お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帯びたものがある。このように
、紙幣を読取る光学読取装置は、たとえば自動預金機お
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４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素子の配置図を示す。

構成において、発光素子の一例の発光ダイオード１２，
１３６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、たとえば発光ダイオード１２が緑色系を発光し、発
光ダイオード１３が赤色系を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
．１３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．
１３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は発光ダイオー
ド１２．１３に対応するように個別のフォトダイオード
を２つ設けてもよい。

第５図は従来の光学読取装置の一例を示すブロック図で
ある。

第６図は第５図の光学読取装置の各部の出力波形国費あ
り、特に、＜８　）はパルス発振器６１の出力、（ｂ）
、（Ｃ）は発光ダイオード１２．１３の出力、（ｄ　）
は増幅器２２の出力、（ｅ　）はローパスフィルタ６６
の出力、（「）はバイパスフィルタ６７の出力、（ｇ）
はローパスフィルタ６９の出力を示す。

以下、第５図および第６図を参照して従来の光学読取装
置の構成ないし動作を説明する。

パルス発振器６１は第６図（ａ）に示すように適当な周
波数のパルス信号を発生ずる。このパルス信号の周波数
は印刷物１１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１１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。またパルス信号のデユーティ比は５０
％に選択される。このパルス信号【よ増幅器６３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後
増幅器６４で増幅される。増幅器６３゜６４の出力は第
６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．
１３は交互に発光する。発光ダイオード１２．１３から
の光はレンズ６５によって発光ダイオード１２．１３と
フォトダイオード１４との間を搬送する印刷物１１上の
１点に集光され、印刷物１１を透過してフォトダイオー
ド１４に受光される。この従来装置においては、フォト
ダイオード１４牛して、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。フォトダイオード１４の出力は増幅器２２によって
第６図（ｄ　）に示ずように増幅される。すなわち、増
幅器２２の出力は印刷物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み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６図（ｄ　）の赤レベルＲのようになる。また、増
幅器２２の出力は印刷物１１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６図（ｄ　”）の
緑レベルＧのようになる。この増幅器２２の出力はロー
パスフィルタ６６によって第６図＜ｅ＞に示すようにパ
ルス信号成分が除去され、第６図（ｄ）のＭレベルに相
当する明暗信号となる。さらに、この増幅器２２の出力
はバイパスフィルタ６７によって第６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の出力は乗算回路６８に
与えられ、パルス信号との積がとられる。すなわち、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１３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
の赤みがかっ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
の出力の赤色系の部分の乗算回路６８の出力は正となる
。また、バイパスフィルタ６７の出力の緑色系の部分の
乗算回路６８の出力は１ｙｌ述と逆に負となる。この乗
算回路６８の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の出力は第６図＜Ｑ　）に示ずように印刷物
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。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のような従来の光学読取装置は、構成が複雑であり
、かつ高価であるという問題点があった。

特に、色調信号を検出するための構成が複雑となってい
た。

それゆえに、この発明は、安価でかつ簡単な回路構成で
、被検出体の色調を検出できるような光学読取装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、波長の異なる光を被検出体に投光する２Ｐ
ｌｉｉ類の発光素子と、被検出体を介して与えられる各
発光素子の光を受光する２個の受光素子と、これら２個
の受光素子の出力をそれぞれ対数増幅する２個の対数増
幅器と、これら２個の対数増幅器の出力を差動増幅する
ことによって被検出体の色調信号を出力する差動増幅器
とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、２個の受光素子の出力をそれぞれ
対数増幅した後差動増幅するようにしているので、２個
の受光素子の出力比をめることができ、この出力比によ
って被検出体の色調を表わすことができる。

［実施例」 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

図において、発光ダイオード１２．１３およびフォトダ
イオード１４は、前述の第４図に示すように配置される
。そして、発光ダイオード１２．１３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
１２．１３のそれぞれに対応するように２つのフォトダ
イオード１４１，１４２を含む。フォトダイオード１４
１のアノード端は対数増幅器２２を介して差動増幅器２
３および加算器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２３および加算器２５の他方端に接
続される。）第１−ダイオード１４１゜１４２のカソー
ド端は接地される。

次（、第１図の回路の動作を説明する。印刷物（第４図
参照）が一定方向の速度Ｖで発光ダイオード１２．１３
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１２．１３から発せられた
光は印刷物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
１１．Ｉ２を出力する。この短絡電流１１゜Ｉ２はそれ
ぞれ対数増幅器２２．２４に入力され、１０１）Ｉｌ、
庭０（ＪＩ２となる。対数増幅器２２の出力見ｏｇ１１
は差動増幅器２３および加算器２５に入力される。同様
に、対数増幅器２４の出力庭０ｇＩ２は差動増幅器２３
および加算器２５に入力される。このため、差動増幅器
２３は対数増幅器２２．２４の差（Ｊｌｏｏｌｌ−ＩＬ
ｏｇ１２＝Ｑ、ｏｌＴ１／１２））をめ、結果的にはフ
ォトダイオード１４１．１４２の出力比をめる。つまり
、差動増幅器２３の出力は色調信号となる。また、加算
器２５は対数増幅器２４．２４の和（禿ｏｇｌｌ＋Ｊ１
ｏｏＩ２−１ｏ１１１・Ｉ２））をめ、結果的にはフォ
トダイオード１４１．１４２の出力積をめる。つまり、
加算器２５の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
を検出することができる。

第２図は第１図に示す光学読取装置の一応用例を示すブ
ロック図である。第３図は第２図の光学読取装置の各部
の出力波形図であり、特に（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２図において、第１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１図と
異なる点は、差動増幅器２３がフィードバック回路３１
を介して発光ダイオード１２に接続され、かつ加算器２
５がフィードバック回路３２を介して発光ダイオード１
３に接ｒＡされたことである。フィードバック回路３１
．（３２）はサンプルホールド回路３１１．（３２１）
とドライブ回路３１２（３２２）とを含む。サンプルホ
ールド回路３１１，３２１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１２．１３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１２．１３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１２，１３と印刷物と
の間にレンズを配設し、発光ダイオード１２．１３の光
を集光させてもよい。

次に、第２図および第３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１２．１３
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１２．１３
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１２．１３の発光量に比例
した短絡電流Ｉ３．Ｉ４を出力する。この短絡電流１３
．Ｉ４はそれぞれ対数増幅器２２．２４に入力され対数
値Ｊ１０ｇＩ３．　ｕｏｏＩ　４として導出される。対
数増幅器２２の出力Ａｏｏ１３は差動増幅器２３および
加算器２５に入力される。同様に、対数増幅器２４の出
力１ｏ１４は加算器２５および差動増幅器２３に入力さ
れる。このため、差動増幅器２３はフォトダイオード１
４１．１４２の出力比、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３１１に与えられ
る。

また、加算器２５はフォトダイオード１４１．１４２の
出力積、すなわち明暗信号を出力する。この明暗信号は
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３１１，３２１にはゲ
ート回路（図示せず）から第３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３１１はハイレベルの
ゲート信号が入力される間、色調信号を刻々サンプルボ
ールドする。このサンプルホールド回路３１１の出力は
ドライブ回路３１２に与えられる。このため、ドライブ
回路３１２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、サンプルボールド回路３２１は明暗信号を刻々サ
ンプルホールドする。このサンプルホールド回路３２１
の出力はドライブ回路３２２に与えられる。このため、
ドライブ回路３２２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１３の発光団が一定となるよう
に制御する。

次に、印刷物が発光ダイオード１２．１３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１４
１．１４２が印刷物を通して発光ダイオード１２．１３
の光を受光する。このため、フォトダイオード１４１．
１４２は第３図（ａ）、（ｂ）に示すように印刷物によ
って透過された発光量に比例した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３１１，３２１には印
刷物が搬送されている間、ゲート回路から第３図（Ｃ）
に示すようにローレベルのグー１〜信号が与えられてい
る。すなわら、サンプルホールド回路３１１は印刷物が
発光ダイオード１２゜１３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
なくなる直前にす・ンプルホールドされた色調信号を出
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３１２に与えられる。このため、ドライブ回路３
１２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、印刷物の通過中に検
出された色調信号に基づいては、フィードバック制御が
行なわれない。

一方、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ナンブルホ
ールドされた明暗信号をドライブ回路３２２に与える。

このため、ドライブ回路３２２はゲート信号のなくなる
直前にサンプルホ−ルドされた明暗信号に基づいて発光
ダイオード１３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。

したがって、フィードバック回路３１．３２は印刷物が
発光ダイオード１２．１３とフォトダイオード１４１，
１４２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の発光量を制御する。一方、フィードバ
ック回路３１．３２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．
１３の発光量の制御状態を持続し、そのとぎ検出された
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１４１．１４２は安定な
出力が得られ、誤った明暗および色調を検出するという
ことがない。

なお、上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について説明したが、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よい。さらに、上述の各実施例
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よい。

また、第２図の実施例では明暗信号によって発光ダイオ
ード１３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１３を制御し、かつ
明暗信号によって発光ダイオード１２を制御してもよい
。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してもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、安価でかつ簡単な回
路構成で被検出体の色調を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は第１図に示す実施例を用いた応用例を示すブロ
ック図である。第３図は第２図に示す回路の各部の出力
信号の波形図である。第４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
の配置図を示す。第５図は従来の光学読取装置の一例を
示ずブロック図である。第６図は第５図の回路の各部の
出力信号の波形図である。 図において、１１は印刷物、１２および１３は発光ダイ
オード、１４１および１４２はフォトダイオード、２２
および２４は対数増幅器、２３は差動増幅器、２５は加
算器を示ず。 ＋２．＋３＝ｙ！！−克ダイ才−ド 弔２図 弔３図 め４図 めＳ図

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２個の受光素子、 前記２個の受光素子の出力をそれぞれ対数増幅する２個
   の対数増幅器、および 前記２個の対数増幅器の出力を差動増幅することによっ
   て前記被検出体の色調信号を出力する差動増幅器を備え
   る、光学読取装置。