JPH036485A

JPH036485A - 物体検出装置

Info

Publication number: JPH036485A
Application number: JP1140515A
Authority: JP
Inventors: Tsuguo Uchino; 内野　嗣男; Hiroshi Suzunaga; 浩鈴永; Senya Okumura; 奥村　仙也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-01-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は例えば用紙等の物体検出装置に関するもので
、特に透過率の高い被検出物をも検出可能な物体検出装
置に関する。

（従来の技術）従来より使用されている用紙等の被検出物を検出する装
置は、例えば第４図及び第５図に示すように構成されて
いる。第４図は従来の物体検出装置のブロック構成図を
示すもので、入力端子１１からの入力信号を受けて、発
光回路１２から光が発生される。そして、この発光回路
１２で発生された光を受光回路１３が受ける。前記発光
回路１２と受光回路１３は検出部」４を構成しており、
これら発光回路】２と受光回路１３間で光結合が行われ
る。そして、検出されるべく被検出物１５は、前記検出
部】４、すなわち発光回路１２と受光回路１３間に挿入
されるもので、これに応じて受光回路１３の出力が変化
するようになっている。前記受光回路Ｉ３の出力は、増
幅回路１６で所定の値に増幅され、更に出力回路１７を
経た後、出力端子１８から出力される。

第５図は、前記検出部１４の構成例を示した断面図で、
断面が凹字状の筐体１９内で凹部２０を挾んで、例えば
発光回路１２としての発光ダイオード２１と受光回路１
３としてのフォトトランジスタ２２が、所定間隔で対向
して配置されている。また、筐体１９の四部２０側で発
光ダイオード２１とフォトトランジスタ２２の対向する
位置には、窓２８及び２４が設けられており、検出実行
部２５を構成している。

このような構成の物体検出装置に於いて、被検出物１５
、例えば用紙等の検出の有無は、検出部１４、すなわち
筐体１９の凹部２０に前記被検出物１５を挿入すること
によって行われる。検出実行部２５の窓２３及び２４を
隔てて配置された発光ダイオード２１からフォトトラン
ジスタ２２へは、一定の光が供給されており、この光を
被検出物１５が遮ることにより、電流量が変化して検出
の有無が判断される。すなわち、第６図の受光回路１３
（フォトトランジスタ２２）の出力特性図を参照すると
、例えば被検出物１５が存在していない、つまり検出実
行部２５に被検出物１５が何も無い場合、曲線Ａで示さ
れる特性となる。ここで、被検出物１５が遮光性の高い
用紙であった場合、前記曲線Ａに対して電流量の少ない
曲線Ｂで示される特性が得られる。したがって、被検出
物１５の存在の有無は、受光回路１３の電流量の差によ
って決定される。

（発明が解決しようとする課題）しかしなから、前述したように受光回路１３の電流量の
差によって被検出物１５の有無を決定すると、被検出物
１５が光透過性を有したものである場合に問題が生じる
。例えば、被検出物１５が０ＨＰ（オーバヘッドプロジ
ェクタ）紙等の光透過性の高いフィルムの場合、検出実
行部２５に被検出物１５が存在していたとしても、発光
ダイオード２１からフォトトランジスタ２２へ光が殆ど
到達してしまう。

このため、前記フィルムでは第６図の曲線Ｃに示される
ように、被検出物無しの場合に近い電流値となる。しか
も、この電流値は、検出実行部２５の光結合特性による
ものでばらつきが大きく、被検出物１５の透過率によっ
て変化する。したがって、実際には、検出実行部２５に
被検出物■５が存在しても、検出部Ｉ４では被検出物１
５は存在しないものとして、多数の検出エラーが生じる
ことがある。

この検出エラーを解決するため、第７図に示すような被
検出物１５を機械的で間接的に検出する物体検出装置が
使用されている。すなわち、第５図の従来例と同様、発
光ダイオード２１及びフォトトランジスタ２２が、筐体
１９′内に対向して配置されている。そして、この筐体
１９′　の上部には、アクチュエータ２６の支軸２７と
係合する取付は部２８が設けられている。前記アクチュ
エータ２Ｂは、支軸２７を中心にしたかって、対向配置
されている発光ダイオード２１及びフォトトランジスタ
２２間の検出実行部２５を遮光可能に回動する。つまり
、被検出物１５が搬送されると、その先端がアクチュエ
ータ２６の一端に接する。すると、このアクチュエータ
２６の他端が前記検出実行部２５を遮って、フォトトラ
ンジスタ２２の出力電流を変化させる。コレクタによっ
て、被検出物１５が存在したことを明らかにしている。

しかしなから、このアクチュエータ２６を使用する方法
で装置は、被検出物１５と検出実行部２５との間にアク
チュエータを介するため、検出制度が悪いという問題が
あった。また、検出装置の製造コストの上昇という問題
も生じるものであった。

更に、前記検出エラーを解決するため、例えば発光ダイ
オードの出力とフォトトランジスタの感度のばらつきに
よる光結合特性のばらつきを抑えて、リニア検出を可能
にする方法が考えられるが、この方法によれば部品の選
別を要するうえ、これによる派生品の発生等、コスＩ・
アップにつながるという問題が生じる。

この発明は前記のような点に鑑みてなされたもので、被
検出物が透過率の高いものであっても検出精度を上昇さ
せて検出エラーを減少させ、コストアップが生じること
のない物体検出装置を提供することを目的とする。

［発明の構成〕（課題を解決するための手段）すなわちこの発明の物体検出装置では、入力信号により
発生された発光手段からの光を受光して光電流を発生す
るもので、検出されるべく被検出物が前記発光手段から
の光を遮ることにより前記被検出物の電流の変化に応じ
た信号を出力する受光手段と、この受光手段からの信号
を所定の時定数で微分する微分手段と、この微分手段で
微分された信号を所定の基準電位との比較結果に応じて
前記被検出物を表す信号を供給する比較手段と、この比
較手段から供給された前記被検出物を表す信号を切換え
ることにより前記被検出物の検出の有無を認識する切換
手段とを具備することにより、検出精度の高い物体検出
装置を実現する。

（作用）前記物体検出装置にあっては、入力信号により光を発生
する発光手段と、この発光手段からの光を検出されるべ
く被検出物が遮ることにより発光手段からの光を受光し
て光電流を発生して信号を出力する受光手段とによって
、前記被検出物の透過率に応じた信号が出力され、この
受光手段からの信号を所定の時定数で微分する微分手段
と、この微分手段で微分された信号を所定の基準電位と
の比較結果に応じて前記被検出物を表す信号を供給する
比較手段とによって、前記透過率によらずに前記被検出
物を検出したことが確実にされ、この比較手段から供給
された前記被検出物を表す信号を切換える切換手段によ
って、前記被検出物の始端及び終端が明らかにされ、故
に前記透過率によらずに前記被検出物の精度の高い検出
を確実にすることができる。

（実施例）以下図面を参照して、この発明の一実施例を説明する。

尚、同実施例に於いて、前述の従来例と同じ部分には同
一の参照番号を付して、その説明を省略する。

第１図はこの発明の一実施例に従った物体検出装置のブ
ロック構成図を示すもので、入力端子１１からの入力信
号を受けて、発光回路１２から光が発生される。この発
光回路１２は、受光回路１３と共に検出部１４を構成し
ており、発光回路１２で発生された光は光結合によって
受光回路１３に供給される。

そして、検出されるべく被検出物１５は、前記検出部１
４の発光回路１２と受光回路１３間に挿入され、こ０れに応じて受光回路１３の出力が変化するようになって
いる。尚、検出部１４の構成は第５図に示す従来例と同
じであるから、ここでは説明を省略する。

前記受光回路１３の出力は、増幅回路１６で所定の値に
増幅された後、微分回路２９に供給される。そして、微
分回路２９で微分された信号は、比較回路３０ａ及び３
０ｂに供給される。これら比較回路３０ａ及び３０ｂは
、それぞれ前記被検出物１５が検出部１４に挿入された
とき、その被検出物１５の始端及び終端の値と所定の基
準値とを比較するためのものである。比較回路３０ａ及
び３０ｂから出力される信号は、切換回路３１に供給さ
れて前記被検出物の有無が判別され、更にこの判別結果
の信号が出力回路１７を介して出力端子１８から出力さ
れる。

第２図は、前述した微分回路２９、比較回路３０ａ及び
３０ｂ１切換回路３１の回路例を示したものである。

増幅回路１６から入力される信号は、直列接続された抵
抗Ｒｓ及びコンデンサＣｓを介して演算増幅器３２の負
入力端子に入力される。演算増幅器３２１の正入力端は接地されており、出力端には前記負入力端
との間に帰還抵抗Ｒｆが接続されている。

この演算増幅器３２の出力信号は、コンパレータ３３ａ
の正入力端及びコンパレータ　３３ｂの負入力端に、そ
れぞれ供給される。

コンパレータ　３３ａの負入力端、及びコンパレータ３
３ｂの正入力端には、それぞれ図示極性の電源３４ａ及
び３４ｂが接続されている。また、コンパレータ　３３
ａの出力端からの信号はフリップフロップ３５のリセッ
ト入力へ、コンパレータ　３３ｂの出力端からの信号は
フリップフロップ３５のセット入力へ、それぞれ供給さ
れる。そして、このフリップフロップ３５のＱ出力が、
被検出物１５を判別した信号として出力回路１７に供給
される。

次に、この発明の動作を第３図（ａ）〜（ｅ）を参照し
て説明する。尚、第３図（ａ）及び（ｂ）に於いて、実
線は透過性の高いフィルム等の被検出物を表し、点線は
遮光性の高い被検出物を表しているものとする。

このような構成の物体検出装置に於いて、被検　２出物１５、例えば用紙等の検出の有無は、検出部１４に
前記被検出物１５を挿入することによって行われるもの
で、前述したように、発光回路１２からの光を被検出物
１５が遮ることにより、受光回路１３に於ける電流量が
変化して検出の有無が判断される。

そして、この受光回路１３の出力信号を増幅回路１６に
よって所定の増幅率で増幅すると、第３図（ａ）に示さ
れる特性が現れる。

すなわち、時刻ｔ。から時刻ｔ１までは増幅回路１６か
ら所定の電流値の信号が出力されている。

そして、時刻ｔ１で透過性の高いフィルム等の被検出物
１５が検出実行部２５に到達して検出部１４内の発光回
路１２からの光を遮ると、受光回路１３に供給される電
流量が減少する。次いで、時刻ｔ２にて被検出物１５の
終端が前記検出実行部２５を通過したならば、再び受光
回路１３の光電流、増幅回路１６の出力電流が増加する
。

この増幅回路１６から出力された信号は、抵抗Ｒｓ、コ
ンデンサＣｓで決定される時定数に従って微分される。

第３図（ｂ）を参照すると、時刻　３ｔｌ及び時刻ｔ２で、それぞれ図示の如く前記光電流の
変化量に応じたパルスαまたはα′（ｔｌ）、βまたは
β’　　（ｔ２）が発生する。これらの信号の振幅は、
被検出物１５の透過率によって異なるものである。

ところで、時刻ｔ１にて、被検出物１５の始端が検出実
行部２５に到達すると、被検出物１５が挿入されたこと
を示す信号αまたはα′によって、コンパレータ　３３
ｂに於ける信号αまたはα′のピーク値が電源３４ｂの
基準電位ｖ７□より下がる。すると、これによって第３
図（Ｃ）に示されるようなパルス（＝号α′を出力する
。このとき、コンパレータ３３ａに於いては、電源３４
ａの基準電位が（＋）のＶＴＩになっているため、出力
は変化しない（第３図（ｄ）参照）。

次に、時刻ｔ２にて、検出物１５の終端が検出実行部２
５を通過すると、第３図（ｂ）に示される信号βまたは
β′がコンパレータ　３３ａに入力される。

ここで、信号βまたはβ′のピーク値が電源３４ａの基
準電位ＶＴ１を越えると、コンパレータ　３３ａの　４出力に第３図（ｄ）に示されるようなパルス信号β′が
出力される。このとき、コンバレー９　３３ｂに於いて
は、電源８４ｂの基準電位が（−）のＶＴ２になってい
るため、出力は変化しない（第３図（ｃ）参照）。

このようにして変化するコンパレータ　３３ａ及び３３
ｂの出力信号は、それぞれフリップフロップ３５のリセ
ット入力及びセット入力に供給される。すなわち、同フ
リップフロップ３５のセット入力に第３図（Ｃ）の信号
を、そしてリセット入力に同図（ｄ）の信号が、それぞ
れ供給される。フリップフロップ３５は、被検出物１５
が検出されると（時刻ｔ１）そのセット入力に信号（α
′）が入るので、Ｑ出力は「１」の状態になる。これに
対して、被検出物１５が検出実行部２５を通過した時（
時刻ｔ２）は、リセット入力に信号（β′）が入るので
、出力は「０」の状態になる。すなわち、被検出物１５
の有無が、「１」の場合に有り、「０」の場合に無し、
という状態で判別可能になる。

このフリップフロップ３５の出力信号は、出力口５路１７に供給され、この信号によって出力回路１７が駆
動される。ここで、例えば反転回路等によってフリップ
フロップ３５の出力を反転させたものが、第３図（ｅ）
に示される特性図である。この場合、被検出物１５の無
い状態（時刻ｔ。−ｔｌ及び時刻ｔ２以降）はハイレベ
ルであり、被検出物１５を検出した状態（時刻ｔ１〜ｔ
２）はローレベルとして判別される。

以上のような回路構成によれば、遮光性の高い被検出物
は勿論、フィルム等の透過率の高い被検出物であっても
、コンパレータによって被検出物の有無が確実に捕らえ
られるので、検出エラーを改善することができる。

また、検出部に於いては、急峻な光電流の変化を検出す
ることによって被検出物の有無を検出するため、従来の
ような長寿命に於ける結合特性に対しても、有効なもの
である。

尚、微分回路、比較回路、切換回路の回路構成は、前述
した実施例に限られるものではなく、発明の要旨から逸
脱しない範囲に於いて、種々変形６可能なものである。

［発明の効果コ以上のように、この発明によれば、受光半導体素子の採
用によって、従来は直接検出が困難であった透過率の高
い被検出物を、アクチュエータを使用すること無く検出
することが可能となり、これによってコストダウンを図
ることもできる。

また、アクチュエータを使用しないため、その分解能が
アクチュエータ使用の物体検出装置に比べて格段に上昇
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る物体検出装置のブロ
ック構成図、第２図は第１図の微分回路、比較回路及び
切換回路の一例を示す回路構成図、第３図（ａ）〜（ｅ
）は動作を説明する出力特性図、第４図は従来の物体検
出装置の一例を示すブロック構成図、第５図は第４図の
検出部の構成例を示した断面図、第６図は第４図の受光
回路の出力特性図、第７図は従来の物体検出装置の他の
例を示す側面図である。７１２・・・発光回路、１３・・・受光回路、１４・・・
検出部、１５・・・被検出物、１６・・・増幅回路、１
７・・・出力回路、２９・・・微分回路、３０ａ、　　
Ｂｏｂ・・・比較回路、３１・・・切換回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号により光を発生する発光手段と、この発光手段からの光を受光して光電流を発生するもの
で、検出されるべく被検出物が前記発光手段からの光を
遮ることにより前記被検出物の電流の変化に応じた信号
を出力する受光手段と、この受光手段からの信号を所定
の時定数で微分する微分手段と、この微分手段で微分された信号を所定の基準電位との比
較結果に応じて前記被検出物を表す信号を供給する比較
手段と、この比較手段から供給された前記被検出物を表す信号を
切換えることにより前記被検出物の検出の有無を認識す
る切換手段とを具備することを特徴とする物体検出装置。
（２）前記所定の基準電位は少なくとも第１及び第２の
基準電位から成り、前記比較手段は前記微分手段で微分
された信号と前記第１の基準電位とを比較した結果第１
の信号を供給する第１の比較手段と、前記微分手段で微
分された信号と前記第２の基準電位とを比較した結果第
２の信号を供給する第２の比較手段で構成されることを
特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
（３）前記第１及び第２の比較手段はそれぞれ前記被検
出物の検出の際の前記被検出物の始端及び終端を表す前
記第１及び第２の信号をそれぞれ供給することを特徴と
する請求項２に記載の物体検出装置。
（４）前記第１及び第２の比較手段は第１及び第２のコ
ンパレータで構成されるもので、前記第１のコンパレー
タは前記微分手段からの信号が前記第１の基準電位より
低ければ前記第１の信号を供給し、前記第２のコンパレ
ータは前記微分手段からの信号が前記第２の基準電位よ
り高ければ前記第２の信号を供給することを特徴とする
請求項３に記載の物体検出装置。
（５）前記第１及び第２の比較手段は第１及び第２のコ
ンパレータで構成されるもので、前記第１のコンパレー
タは前記微分手段からの信号が前記第１の基準電位より
高ければ前記第１の信号を供給し、前記第２のコンパレ
ータは前記微分手段からの信号が前記第２の基準電位よ
り低ければ前記第２の信号を供給することを特徴とする
請求項３に記載の物体検出装置。
（６）前記切換手段は前記比較手段から供給される前記
第１の信号に切換えることによって前記被検出物が検出
されたことを表し、前記第２の信号に切換えることによ
って前記被検出物が検出されないことを表すことを特徴
とする請求項２に記載の物体検出装置。
（７）前記切換手段はフリップフロップで構成されるこ
とを特徴とする請求項６に記載の物体検出装置。