JPS6153902B2 - - Google Patents

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つて
いた。被検出体としては終幣等の色彩のおびたも
のがある。このように、終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１２，１３および受光素子の一例のフオトダイ
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１２が緑色系を
連続発光し、発光ダイオード１３が赤色系を連続
発光するように選ばれる。このため、フオトダイ
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つのフオ
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１２，１３およびフオトダイオード１４を移動
させるようにしてもよい。また、フオトダイオー
ド１４は発光ダイオード１２，１３に対応するよ
うに個別のフオトダイオードを２つ設けても良
い。

第２図はこの発明の先行技術となる光学読取装
置のブロツク図を示す。第１図に示すように配設
された発光ダイオード１２，１３およびフオトダ
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１２，１３は抵抗
２１を介して接地される。フオトダイオード１４
は発光ダイオード１２，１３の各々に対応するよ
うに２つのフオトダイオード１４１，１４２を含
む。フオトダイオード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２３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。フオトダイオード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。
フオトダイオード１４１，１４２のカソード端は
接地される。

第３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が一定方向の速度Ｖ
で発光ダイオード１２，１３とフオトダイオード
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１１を透過してフオトダイオード１４１，１
４２に受光される。このため、フオトダイオード
１４１，１４２は短絡電流Ｉ１，Ｉ２を出力す
る。この短絡電流Ｉ１，Ｉ２は各々対数増幅器２
２，２４に入力されlogI１，logI２となる。対数
増幅器２２出力logI１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
出力logI２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２３，２４の差（logI1−logI2＝logＩ１／Ｉ２）
を求 め、結果的にはフオトダイオード１４１，１４２
の出力比を求める。つまり、差動増幅器２３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（logI1＋logI2＝log（I1・I2）
を求め、結果的にはフオトダイオード１４１，１
４２の出力積を求める。つまり、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。

しかし、このように構成された光学読取装置で
は、発光ダイオード１２，１３、フオトダイオー
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１２，１３およびフオトダイ
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
まつた色調または明暗を検出するという欠点があ
つた。

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
こしたり、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１３にほこ
り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１２，１３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３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１３の光出力が第３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、フオトダイオード１４１，１４２
は発光ダイオード１３の光出力のみを検出するこ
とになり誤まつて検出するという欠点がある。

一方、発光ダイオード１２，１３に色調信号に
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
ブロツク図を示す。

第５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，ｂはフオトダイオード
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２図と異なる点は、差動増幅器２３が第
１のフイードバツク回路の一例のフイードバツク
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２５が第２のフイードバツク回路
の一例のフイードバツク回路３２を介して発光ダ
イオード１３に接続されたことである。フイード
バツク回路３１，３２はサンプルホールド回路３
１１，３２１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
ード回路（図示せず）に接続される。

なお、発光ダイオード１２，１３およびフオト
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１
２，１３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１２，１３とフオトダイオード１４１，１４
２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、フオトダイオード１４１，１４
２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、フオトダイオード１４１，１
４２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Ｉ３，Ｉ４は各々対数増幅器２２，２４に入力
され対数値logI３，logI４として導出される。対
数増幅器２２出力logI３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２
４出力logI４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はフオ
トダイオード１４１，１４２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２
５はフオトダイオード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３１１，３２
１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
刻々サンプルホールドする。このサンプルホール
ド回路３１１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、サンプルホールド回路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の発光量が一定となるように制御する。

第３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１２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
によつてドライブ回路３１２は実線Ｂに示すよう
に発光ダイオード１２，１３の光出力と同じにな
るように発光ダイオード１２の順電流を制御す
る。また、発光ダイオード１３の光出力が２点鎖
線Ｄ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つてドライブ回路３２２は実
線Ｂに示すように発光ダイオード１２，１３の光
出力と同じになるように発光ダイオード１３の順
電流を制御する。さらに、発光ダイオード１２，
１３の光出力が点線Ａおよび２点鎖線Ｄ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つてドライブ回路３
１２，３２２は点線Ｂに示すように発光ダイオー
ド１２，１３の光出力と同じになるように発光ダ
イオード１２，１３の順電流を制御する。

次に、印刷物が発光ダイオード１２，１３とフ
オトダイオード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、
フオトダイオード１４１，１４２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、フオトダイオード１４１，１４２は第５
図ａ，ｂに示すように印刷物によつて透過された
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によつ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３１１，３２
１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３１１は印刷物が発光ダイオード１２，１３
とフオトダイオード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３１２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、フイドバツ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信号をドライブ
回路３２２に与える。このため、ドライブ回路３
２２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１
３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、フイードバツク制御が行なわれない。

従つて、フイードバツク回路３１，３２は印刷
物が発光ダイオード１２，１３とフオトダイオー
ド１４１，１４２との間の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、フイードバツク回路３
１，３２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
とき検出された色調信号および明暗信号でフイー
ドバツク制御されない。このため、フオトダイオ
ード１４１，１４２は安定な出力が得られ、誤ま
つた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
装置のブロツク図を示す。

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はローパスフイルタ６
６の出力、ｆはハイパスフイルタ６７の出力、ｇ
はローパスフイルタ６９の出力を示す。

構成において、この実施例が第４図と異なる点
は、発光ダイオード１２，１３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６３，６４を設け、また明暗検出手段の
一例としてローパスフイルタ６６を使用しかつ色
調検出手段の一例としてハイパスフイルタ６７お
よび乗算回路６８を設けたことである。

なお、フオトダイオード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つのフオト
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
やフオトダイオード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。またパルス信号のパルス幅はパルス信号の
周期の1/2に選択される。このパルス信号は増幅
器６３で増幅されるとともに、インバータ６２に
よつて反転されたのち増幅器６４で増幅される。
増幅器６３，６４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１２，１３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によつて発光ダイオード１２，１３とフオ
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を透過してフオト
ダイオード１４に受光される。フオトダイオード
１４出力は増幅器２２によつて第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７図ｄの緑レベルＧのようになる。
この増幅器２２出力はローパスフイルタ６６によ
つて第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、この増幅器２２出力はハイパスフ
イルタ６７によつて第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。このハイパスフイルタ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、かつハイパスフイ
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、ハイパスフイイルタ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、ハイパスフイルタ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出力はローパスフイルタ６９に
よつてスパイク等の不要成分が除去される。この
ため、ローパスフイルタ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１１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３
１１，３２１に与えている。このため、サンプル
ホールド回路３１１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号を増幅器６４に出力す
る。同様に、サンプルホールド回路３２１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６３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１１の通過中に検出された明暗信号に
基づいては、フイードバツ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１１の通過中に検出さ
れた色調信号に基づいては、フイードバツク制御
が行なわれない。

従つて、発光ダイオード１２，１３の交互発光
においても、発光ダイオード１２，１３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つて発
光ダイオード１３を制御し、かつ色調信号によつ
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つて発光ダ
イオード１３を制御し、かつ明暗信号によつて発
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つていずれか一方の
発光ダイオードを制御し、かつ明暗信号によつて
両方の発光ダイオードを制御しても良い。また、
上述の各実施例ではフオトダイオード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、これに限らずフオトダイオード１４が印刷物
の反射した光を受光するようにしても良い。さら
に、上述の各実施例では受光素子にフオトダイオ
ードを使用して説明したが、これに限らずフオト
トランジスタを使用してもよい。

以上のように、この発明によれば、波長の異な
る光を出す２種類の発光素子からの光を受光する
受光素子の出力に基づいて被検出体の色調を検出
して一方の発光素子の光の強さを調整するととも
に、受光素子の出力に基づいて被検出体の明暗を
検出して他方の発光素子の光の強さを調整するの
で、発光素子および受光素子の温度変化による影
響や埃あるいは粉塵等の付着による影響を受けた
としても、バランスが崩れず、安定した出力が得
られ、検出精度が高いという効果が得られる。ま
た、この発明によれば、被検出体の読取中は読取
開始直前にサンプルホールドされた一定レベルの
信号で発光素子の発光強度を制御するようにして
いるため、読取期間中における読取信号のレベル
変化に影響されることなく発光素子の発光強度を
安定的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の先行技術となる光学読取装
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２図は従来の光
学読取装置のブロツク図を示す。第３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
のブロツク図を示す。第５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。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ツ
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１３は
発光ダイオード、１４はフオトダイオード、２２
および２４は対数増幅器、２３は差動増幅器、２
５は加算器、３１および３２はフイードバツク回
路、６１はパルス発振器、６２はインバータ、６
３および６４は増幅器、６５はレンズ、６６およ
び６９はローパスフイルタ、６７はハイプスフイ
ルタ、６８は乗算回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検出体を走査してその明暗および色調を読
   取る光学読取装置であつて、 それぞれが異なる波長の光を発光する２個の発
   光素子を含み、前記被検出体に当該異なる波長の
   光を投光するための投光手段、 前記被検出体を介して与えられる前記２個の発
   光素子の光を受光して電気信号に変換する受光手
   段、 前記受光手段の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、 前記受光手段の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、 前記被検出体を走査していないときは前記色調
   検出手段の出力をサンプルホールドし、前記被検
   出体を走査しているときはサンプリング動作を停
   止してホールド動作のみを行なう第１のサンプル
   ホールド回路、 前記被検出体を走査していないときは前記明暗
   検出手段の出力をサンプルホールドし、前記被検
   出体を走査しているときはサンプリング動作を停
   止してホールド動作のみを行なう第２のサンプル
   ホールド回路、 前記第１のサンプルホールド回路の出力に基づ
   いて、前記２個の発光素子のうちの一方の発光素
   子の発光強度をフイードバツク制御するための第
   １の発光強度制御手段、および 前記第２のサンプルホールド回路の出力に基づ
   いて、前記２個の発光素子のうちの他方の発光素
   子の発光強度をフイードバツク制御するための第
   ２の発光強度制御手段を備える、光学読取装置。 ２ 前記受光手段は、 前記一方の発光素子の発光波長を検知し得るよ
   うに選ばれた第１の受光素子と、 前記他方の発光素子の発光波長を検知し得るよ
   うに選ばれた第２の受光素子とを含み、 前記色調検出手段は、 前記第１および第２の受光素子の出力をそれぞ
   れ対数増幅するための２個の対数増幅器と、 前記２個の対数増幅器の出力を差動増幅するこ
   とによつて色調信号を出力する差動増幅器とを含
   み、 前記明暗検出手段は、 前記第１および第２の受光素子の出力をそれぞ
   れ対数増幅するための２個の対数増幅器と、 前記２個の対数増幅器の出力を加算することに
   よつて明暗信号を出力する加算器とを含む、特許
   請求の範囲第１項記載の光学読取装置。 ３ 前記色調検出手段における対数増幅器と、前
   記明暗検出手段における対数増幅器とは共用され
   る、特許請求の範囲第２項記載の光学読取装置。 ４ 前記投光手段は、 パルス信号を発生する発振器と、 前記パルス信号に応答して前記２個の発光素子
   を交互に点灯させるための点灯制御手段とを含
   み、 前記受光手段は、前記各発光素子の発光波長を
   すべて検知し得るような受光素子を含み、 前記明暗検出手段は、前記受光素子の出力から
   前記パルス信号成分を除去することによつて明暗
   信号を出力する第１のフイルタ回路を含み、 前記色調検出手段は、 前記受光素子の出力から前記パルス信号成分を
   取出す第２のフイルタと、 前記第２のフイルタの出力と前記パルス信号と
   を乗算することによつて色調信号を出力する乗算
   回路とを含む、特許請求の範囲第１項記載の光学
   読取装置。