JPS6293681A

JPS6293681A - 光電式物体検知装置

Info

Publication number: JPS6293681A
Application number: JP60233917A
Authority: JP
Inventors: Takeo Hara; 原　武男; Takatoshi Mizoguchi; 溝口　隆敏
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1987-04-30
Also published as: JPH0433396B2

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〕本発明は、対向配置した発光素子と受光素子との間に介
在する被検知物体を識別するための検知装置に係り、例
えば複写原稿のサイズを検知するため複写機に供される
光電式物体検知装置に関するものである。

〔従来技術〕

光電式物体検知装置は、対応する複数対の発光素子と受
光素子とを配設し、画素子の光路中に介在する物体によ
って遮断或いは減衰される受光素子への入射光の変化を
検知することにより、物体の存在、さらにはその物体の
サイズ等を識別するものである。例えば、複写機に組み
込まれているこの種の従来の光電式物体検知装置は、複
数の発光素子と受光素子により、複写原稿のセットされ
る位置に、そのサイズ毎に対応して光路が形成されてい
る。そして、あるサイズの複写原稿が複写機にセットさ
れることによって生じる受光素子の出力変化が検知され
る。即ち、複数の受光素子から光電変換により得られた
出力信号は、各々の受光素子に独立して設けられた増幅
器及びコンパレータ等の上記出力信号の処理手段により
増幅及び電圧比較され、これにより、複写原稿のサイズ
を検知するものであった。

ところが、上記従来の構造では、各受光素子に対して独
立した出力信号の処理手段を有するため、回路構成が複
雑となり多数の部品が必要となる。これにより、組立作
業の煩雑化及びコストアップを招来するという欠点を有
していた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、回路構成を簡略化し部品点数を減少させること
により、組立作業を簡素化し、かつコストダウンを行な
うことのできる光電式物体検知装置の提供を目的とする
ものである。

〔発明の構成〕

本発明の光電式物体検知装置は、発光素子と受光素子と
の間に形成された光路中に介在する物体を検知する光電
式物体検知装置において、複数対の発光素子と受光素子
とを同期したタイミングにて時分割で駆動させる制御手
段と、上記受光素子の出力を増幅する増幅手段と、この
増幅手段の出力電圧を比較レベルと比較する電圧比較手
段とを備え、回路構成を簡素化することができるように
構成したことを特徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて以下に
説明する。

光電式物体検知装置を備えた複写機には、第２図及び第
３図に示すように、発光素子である赤外発光ダイオード
等から成る５個の発光ダイオード１ａ〜１ｅと、受光素
子である５個のフォトダイオード２ａ〜２ｅとが設けら
れている。発光ダイオード１ａ〜１ｅは、原稿台となる
ガラス板３の下方に設けられたスリット４ａを有する内
枠板４に固定される一方、フォトダイオード２ａ〜２ｅ
は支持板５に固定されている。フォトダイオード２ａ〜
２ｅ上方における上記ガラス板３の端部付近上面には、
スリンｔ−６ａを有する間装板６を介して可視光カット
フィルタ７が設けられている。

尚、上記内枠板４と間装板６のスリット４ａ・６ａは、
本装置では発光ダイオード１ａ〜１ｅをデユープレック
スドライブし、同時に２〜３個の発光を行っているため
、発光ダイオード１３〜１ｅの指光性によっては対応す
るフォトダイオード以外のフォトダイオードにて受光さ
れる危険性があり、これを防止する目的で設けられてい
る。また複写時にガラス板３を上から覆うために、複写
機の端部にて開閉自在に設けられた原稿蓋８ａの下面に
は反射板８が設けられている。以上の構造により、発光
ダイオード１ａ〜１ｅから投光された光が、内枠板４に
形成されたスリｙ　）４ａ・ガラス板３・反射板８・可
視光カットフィルタ７及び間装板６のスリット６ａを通
じて、対応するフォトダイオード２ａ〜２ｅに入射され
得るように構成されている。さらに対応する発光ダイオ
ード１８〜１ｅとフォトダイオード２ａ〜２ｅとによっ
て形成される光路９ａ〜９ｂは、Ｂ５・Ａ４・Ｂ４・Ａ
３の各サイズの複写原稿１０を上記ガラス板３の所定位
置に載置することにより遮断されるように構成されてい
る。。即ち、Ｂ５の複写原稿１０により光路９ｅが遮断
され、またＡ４の複写原稿１０により光路９ｄと９ｅが
、Ｂ４の複写原稿１０により光路９ｃと９ｄと９ｅが、
Ａ３の複写原稿１０により光路９ｂと９０と９ｄと９ｅ
がそれぞれ遮断される。

上記の発光ダイオードｌａ〜１ｅとフォトダイオード２
ａ〜２ｅとを含む本装置の回路構成は第１図に示す如く
となっている。フォトダイオード２ａ〜２ｅは、制御手
段となるマイコン（マイクロコンピュータ−）１１の対
応する各接続点１１ａ〜ｌｉｅに、カソードにて接続さ
れており、アノードは共通結線とされ負荷抵抗１２を介
して接地されている。この抵抗１２には各々逆方向に並
列接続された２個のダイオード１３・１４が並列に接続
されている。抵抗１２の非接地側は、直流遮断用のコン
デンサ１５を通じて、抵抗１６を介して接地された増幅
器１７の■入力端子と接続されている。また、上記接続
点１１３〜ｌｉｅはオーブンドレインの出力端子になっ
ており、これにより第１のスイッチング回路が構成され
ている。

接続点１．１　ａ〜ｌｉｅには各々逆流防止用のダイオ
ード１８２〜１８ｅのアノードが接続されており、カソ
ードは第２のスイッチング回路となるアナログスイッチ
１９ａ〜１９ｅの各ゲート端子と接続されている。尚、
このゲート端子にはプルダウン抵抗が省略されている。

アナログスイッチ１９ａ〜１９ｅの一方の端子は共通結
線とされ、抵抗２０を介して接地された上記増幅器１７
のｅ入力端子に接続されており、他方の端子は半固定の
可変抵抗器２１ａ〜２１ｅを介して増幅器１７の出力側
に接続されている。これらの可変抵抗器２Ｐａ〜２１ｅ
及びアナログスイッチ１９ａ〜１９ｅにより帰還回路が
構成されている。増幅器１７の出力側はコンデンサ２２
及び抵抗２３を介してコンパレータ２４のｅ入力端子に
接続されており、コンデンサ２２と抵抗２３との接続点
は抵抗５５を介して接地されている。コンパレータ２４
の出力側とΦ入力端子との間には抵抗２５が介されてお
り、■入力端子には直列接続された抵抗２６・２７・２
８・２９を通じて＋Ｖｃｃが供給されている。上記の抵
抗２５・２６はヒステリシスを持たせるための抵抗であ
る。抵抗２６・２７の接続点は、抵抗３０・コンデンサ
３１を介して接地されており、抵抗２８・２９の接続点
はツェナダイオード３２を介して接地されている。また
、抵抗２８にはスイッチ３３が並列に接続されている。

前記コンパレータ２４の出力側は抵抗３４を介してトラ
ンジスタ３５のベースと接続されている。このトランジ
スタ３５のベースは抵抗３６を介して、またエミッタは
直接接地されており、コレクタには抵抗３７を通じて＋
Ｖｃｃが供給されている。さらに、コレクタは前記マイ
コン１１の入力端子３８に接続されている。マイコン１
１には他にモニタ出力端子３９、出力ｏ０　・Ｏｌ　・
０□を送出するデータ出力端子４０・４１・４２、及び
出力端子４３・４４が設けられている。出力端子４３は
、コンデンサ４５及び抵抗４６を介して発光ダイオード
ドライブ用のトランジスタ４７のベースに接続されてお
り、このベースは抵抗４８を介して接地されている。同
様に出力端子４４は、コンデンサ４９及び抵抗５０を介
して、発光ダイオードドライブ用のトランジスタ５１の
、抵抗５２にて接地されたベースに接続されている。上
記トランジスタ４７のエミッタは接地され、コレクタに
は抵抗５３を介して、同方向に直列接続された発光ダイ
オード１ａ・ＩＣ・１ｅの、発光ダイオード１ａのカソ
ードと接続されている。一方、トランジスタ５１のコレ
クタには、抵抗５４を介して、同方向に直列接続された
発光ダイオード１ｂ・１ｄの、発光ダイオード１ｂのカ
ソードと接続されている。また、発光ダイオード１ｅ１
１ｄのアノードは共に、２４Ｖの電源と接続されている
。

上記の構成において、本装置が駆動されると、第４図（
Ａ）に示すように、マイコンの接続点１１ａ〜Ｌｉｅよ
り、接続点１１ａから順に時分割で電圧＋５ｖの信号が
送出される。尚、破線はハイインピーダンスを示す。こ
れにより、対応するフォトダイオード２ａ〜２ｅが逆バ
イアスを受けて時分割で駆動される。

上記のフォトダイオード２ａ〜２ｅでは、オフとなって
いる期間には第１のスイッチング回路によりそのカソー
ド側が開にされるため、光電流は流れない。一方、出力
端子４３・４４からは上記接続点１１ａ−１１１の出力
に同期した出力信号が送出される。これによってトラン
ジスタ４７．５１が駆動され、さらにこれらのトランジ
スタ４７．５１により発光ダイオード１ａ〜１ｅが駆動
されて、発光ダイオード１ａ〜１ｅからは第４図（Ｂ）
の（ａ）（ｂ）に示す発光出力が得られる。従って、光
路９ａ〜９ｅ中に複写原稿１０等の遮光物が無いときに
は、第４図（Ｃ）に示すフォトダイオード２ａ〜２ｅか
らの出力電圧が負荷抵抗１２の両端に得られる。上記出
力電圧は増幅器１７に入力され、抵抗２０及び可変抵抗
器２１２〜２１ｅにより決定される増幅率にて増幅され
る。

ところで、発光ダイオード１ａ〜ｌｅｓフオトダイオー
ド２ａ〜２ｅｓ及びこれら両者間の光路９ａ〜９ｅ中に
介在するガラス板３と可視光カッドフィルタ７等は、各
々の動作成いは光学的機能にバラツキを有、する。この
ため、増幅器１７の増幅率が一定である場合には、複写
原稿１０の有無に対応して増幅器１７から同一レベルの
出力を得られないことがある。このときには、帰還回路
を構成する可変抵抗器２１ａ〜２１８を調節することに
より、上記出力レベルの同一化を図るとこができる。上
記帰還回路のアナログスイッチ１９ａ〜１９ｅは、ダイ
オード１８ａ〜１８ｅを通じて送出されるマイコン１１
の接続点１１２〜ｌｉｅからの出力に対応してオン・オ
フされ、出力のあるときのみオン、それ以外の非選択期
間はオフされる。また、ダイオード１８ａ〜１８ｅによ
り上記非選択期間において、フォトダイオード２ａ〜２
ｅに光電流が流れるのを防止している。

ここで、仮りに、ガラス板３上にＡ３の複写原稿１０が
セットされたとすると、光路９ｂ〜９ｅが遮断されるこ
とになる。これにより、フォトダイオード２ｂ〜２ｅへ
の入射光は、全く遮断されてしまうか、若しくは複写原
稿ｌＯを透過したわずかなものとなる。一方、発光ダイ
オードｌａから投光された光は正規の強度にてフォトダ
イオード２ａに入射される。そして、マイコン１１にて
構成される第１のスイッチング回路によりフォトダイオ
ード２ａがアクティブにされ、接続点１１ａから＋５■
の逆バイアスが印加されると、フォトダイオード２ａか
ら光電変換により得られた光電流が負荷抵抗１２を流れ
、その両端に出力電圧が生じる。また、アナログスイッ
チ１９ａは、上記接続点１１ａの出力がダイオード１８
ａを通じてゲート端子に入力されることによりオンされ
る。これにより、増幅器１７には可変抵抗器２１ａ及び
抵抗２０にて決定される増幅率が設定され、この増幅率
にて上記負荷抵抗１２両端の出力電圧が増幅される。増
幅器１７の出力電圧は次段のコンパレータ２４の比較レ
ベルと比較される。上記の出力電圧はこの比較レベルよ
り当然高いものであり、コンパレータ２４からはＬレベ
ルの出力が得られるが、もし逆に低ければＨレベルの出
力が得られる。

ところで、上記コンパレータ２４の比較レベルは第１の
比較レベルＶｒｅｆ　　１と第２の比較レベルＶｒｅｆ
　２の２段階に設定することができるように構成されて
いる。即ち、スイッチ３３をオンすると抵抗２８がショ
ートされ、高位の第１の比較レヘ）ＬｔＶｒｅｆ　１に
設定される。この状態において、光路９ａ〜９ｅが全く
遮断されていないときに、コンパレータ２４の出力がＨ
レベルからＬレベルに反転する臨界点は付近のレベルと
なるように可変抵抗器、２１ａ〜２１ｅを調節する。こ
のときに光路９ａ〜９ｂを遮断すればコンパレータ２４
の出力は当然全てＨレベルになる。次いで、スイン゛　
　チ３３をオフすると低位の第２の比較レベルＶｒｅｆ
２に設定され、Ｖｒｅｆ　１　＞Ｖｒｅｆ　２となる。

このように、コンパレータ２４の比較レベルを設定し、
比較レベルＶｒｅｆ　２にて実使用することにより、発
光ダイオード１ａ〜１ｅの劣化或いは光路中のガラス板
３の汚れ等によってフォトダイオード２ａ〜２ｅの出力
電圧が低下されることがあっても、このＶｒｅｆ　２の
レベルまでは異常なく作動することになる。勿論、Ｖｒ
ｅｆ　２はノイズや外乱光による出力電圧より高く設定
されている。

上記のコンパレータ２４の機能により、光路９ａ〜９ｅ
中の複写原稿１０の有無を判定し、その出力をトランジ
スタ３５を介して入力端子３８からマイコン１１に取り
込まれる。そしてマイコンｌｌ内で前記第１のスイッチ
ング回路におけるスイッチングのタイミングに合わせて
ストアすることにより、フォトダイオード２ａ〜２ｅの
うち、どれが選択されたときに光出力があったかを判断
し、データ出力端子４０・４１・４２から３ビツト出力
としてデータＯ０・０１　・０□が、下記の第１表に示
すフォーマットにて出力される。

（以下、余白　）第　　１　　表次に、本装置の誤判定防止機能について説明する。発光
ダイオード１ａとフォトダイオード２ａとは複写原稿１
０によってその光路９ａが遮断されない位置に設置され
ている。このため、原稿蓋８ａが所定位置まで開かれて
いる間、フォトダイオード２ａからは継続して光出力が
発せられている。ここで、何れかのサイズの複写原稿ｌ
Ｏをセットすると、光路９ｂ〜９ｅのうち該当するもの
が遮断される。次に、原稿蓋８ａを閉めると反射板８も
これに連動して移動されるため、光路９ａが変化してフ
ォトダイオード２ａの入射光は無くなる。ところで、反
射板８の移動により、それまで形成されていた光路が遮
断される際には、反射板８の動作時における各光路に対
する反射板８の角度の不一致等により、上記の各光路が
同時に遮断されるとは限らない。従って、これによる誤
判定を回避するため、第５図に示すように、フォトダイ
オード２ａの出力、即ちモニタ出力端子３９からのモニ
タ出力（ｃ）は、光路９ａが遮断された時点ｔ、にてＨ
レベルからＬレベルに変化される。一方、他のフォトダ
イオード２ｂ〜２ｅの出力に基づくデータ出力０゜〜０
□は、同図に示すように、Ｔ、（１スキャン期間）×５
だけ以前のデータを出力するようにマイコン１１にて設
定されている。勿論、データ出力００〜ｏ２は、Ｔ。

×５だけ前の１スキャン期間内におけるフォトダイオー
ド２ｂ〜２ｅの出力の有無をマイコン１１内にストアし
、フォトダイオード２ａ出力の立ち下がりタイミング１
．にて対応するデータ出力端子４０・４１・４２へ出力
されているものである。このように設定することにより
、上述のように各光路の遮断タイミングの不一致があっ
ても、原稿蓋８ａを閉めた瞬間ではなく、Ｔ、　Ｘ５　
（＝３００ｍ５ｅｃ）前のデータを出力するものである
ため、誤判定が防止される。

尚、本実施例では複写原稿ＩＯの規定サイズの検出例を
示したが、他の物体の長さや大きさ等の測定、或いは丸
、三角、四角等の形状の判定にも適用できることは勿論
である。また、本実施例では、第２のスイッチング回路
にて増幅器１７の増幅率を調節できるように設定してい
るが、逆に、増幅率は固定とし、コンパレータ２４の比
較レベルを各フォトダイオードの出力に対して設定する
構成とすることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明の光電式物体検知装置は、以上のように、複数対
の発光素子と受光素子とを同期したタイミングにて時分
割で駆動させる制御手段と、上記受光素子の出力を増幅
する増幅手段と、この増幅手段の出力電圧を比較する電
圧比較手段とを備えた構成であるから、増幅手段及び電
圧比較手段が各々１つで済み、回路構成が非常に簡素化
されている。これにより、部品点数が大幅に減少されコ
ストダウンを行なうことができる。さらに、取り付は部
品の減少による組み立て作業の簡素化を図り得る等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図は光電式物体検知装置の回路図、第２図は複
写機上部を示す説明図、第３図は発光ダイオード、フォ
トダイオードおよび複写原稿の配置関係を示す説明図、
第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれマイコンの各接続
点における出力と、各発光ダイオードの出力と、第１図
に示した負荷抵抗両端の出力電圧とを示すタイムチャー
ト、第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ出力端
子４３出力と、出力端子４４出力と、モニタ出力と、デ
ータ出力００〜Ｏｔとを示すタイムチャートである。１３〜１ｅは発光ダイオード、２ａ〜２ｅはフォトダイ
オード、１１はマイコン、１２は負荷抵抗、１７は増幅
器、１９ａ〜１９ｅはアナログスイッチ、２１３〜２１
ｅは可変抵抗器、２４はコンパレータである。

Claims

【特許請求の範囲】１、発光素子と受光素子との間に形成された光路中に介
在する物体を検知する光電式物体検知装置において、複
数対の発光素子と受光素子とを同期したタイミングにて
時分割で駆動させる制御手段と、上記受光素子の出力を
増幅する増幅手段と、この増幅手段の出力電圧を比較レ
ベルと比較する電圧比較手段とを備えたことを特徴とす
る光電式物体検知装置。２、上記の増幅手段は、各受光素子の駆動に同期して各
受光素子に対応した帰還抵抗を切り換える帰還抵抗切換
回路を有する構造からなっている特許請求の範囲第１項
記載の光電式物体検知装置。３、上記の電圧比較手段は、初期特性に応じて設定した
第１の比較レベルと、この第１の比較レベルよりも低い
レベルに設定した第２の比較レベルとの２つの比較レベ
ルが設定されている特許請求の範囲第１項記載の光電式
物体検知装置。